[发明专利]一种动态物料追随拾捡轨迹的生成方法

说明书

本发明涉及一种动态物料追随拾捡轨迹的生成方法，该方法包括：1、确定下一个待抓取物料，并获取其位姿数据作为主运动的目标点，机器人当前位姿为主运动的起点；2、根据起点终点，轨迹路径参数和运动参数，规划主运动运动轨迹；3、根据轨迹规划结果，确定追随运动的发生点和结束点；4、启动主运动并开始实时计算动态物料的运动距离；5、主运动行进到追随运动启动时间点时，考虑物料运动方向动态规划和生成追随运动轨迹；6、将主运动和追随运动生成的结果叠加，获取动态物料追随运动轨迹。与现有技术相比，本发明方法可实现自动对动态物料进行有效的追随和拾捡作业，且能够自动适应该物料的速度变化确保追随的准确性。

技术领域

本发明涉及动态物料可靠抓取技术领域，尤其是涉及一种动态物料追随拾捡轨迹的生成方法。

背景技术

拾捡作业是机器人应用的一个常见任务类型，即将物料从一个位置抓取，移动放置到另一个位置。静态物料的拾捡是一个简单任务，已经得到了很好的应用。然而动态物料拾捡仍是一个具有挑战的任务，它的作业过程可简述为：物料在输送线上高速通过机器人下方，具备视觉能力的机器人在一定的抓取策略下筛选和定位抓取目标，然后在运动和追随算法的支撑下高速运动并追随物料完成抓取动作。该应用场景的一个典型配置如图1所示。

此动态拾捡作业的轨迹路径一般包含三段：上升段，平移段和下落段；机器人在上升段离开输送线表面上升至高于物料的位置开始进入平移段；在平移段起点处，机器人开始追赶物料，并在平移段结束处追随上物料并位于其正上方，此时机器人运动速度达到了物料的运动速度，运动轨迹进入下落段；在下落段，机器人正向接近，接触和抓取物料，整个下落过程中两者始终保持同样速度直至抓取动作完成，此时可以触发机器人的返回动作使物料脱离输送线。

该作业过程的技术难点在于：1)物料动态移动并且移动速度可能一直随机变化，这样导致无法预测抓取作业的终点位置，也就无法在抓取开始前预先规划作业轨迹。这就要求机器人在抓取作业过程中必须能够适应物料的速度变化，必须具备动态调整和执行追随运动的轨迹的能力，保证在规定的时间内抵达物料的正上方；2)在抓取动作过程中(接近，接触和抓取物料)机器人必须能够始终维持与物料相同的速度，抓手与物料始终处于相对静止的状态，否则会导致两者之间发生碰擦，造成抓取动作不稳定，增加抓取失败的风险。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自动适应物料速度、追随稳定准确的动态物料追随拾捡轨迹的生成方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种动态物料追随拾捡轨迹的生成方法，该方法包括以下步骤：

S1：确定机器人的下一个待抓取物料，将物料的当前位姿作为主运动的目标点，将机器人的当前位姿作为主运动的起点。主运动包括上升段、平移段和下落段。

S2：获取包括最大速度限值、最大加速度限值和最大加加速度限值的主运动的运动参数，获取主运动的轨迹路径参数，结合主运动的起点和目标点对主运动轨迹进行规划。主运动的轨迹路径参数包括上升段的竖直高度和弯角高度，以及下落段的竖直高度和弯角高度。

优选地，采用S型速度轨迹规划方法对主运动的三段轨迹分别进行规划，将主运动的三段轨迹设计为由七段曲线组合而成的轨迹曲线，七段曲线包括八个关键点，通过步骤1)给定的主运动起点和目标点以及轨迹路径参数获取三段轨迹各段的起点和目标点；然后结合主运动的运动参数计算各段轨迹的八个关键点运动参量，最后依据各段关键点的规划结果和轨迹路径参数融合生成主运动轨迹。

优选地，关键点的运动参量包括每处时间点所对应的位置、速度、加速度和加加速度。

S3：指定追随运动的发生点和结束点，根据主运动的规划结果确定追随运动的启动时刻和总用时。