[发明专利]一种基于分解速度规划算法的移动物体抓取方法

权利要求书

1.一种基于分解速度规划算法的移动物体抓取方法，其特征在于，该方法通过机械臂抓取目标移动物体，该方法包括以下步骤：

(1)获取机械臂的状态信息，包括机械臂各个关节的位置和速度；获取移动物体的状态信息，包括移动物体的位置和速度；

(2)通过步骤(1)获得的移动物体和机械臂状态信息，使用分解速度规划算法得到机械臂末端的加速度指令，并由此计算得到机械臂末端的速度指令；所述分解速度规划算法具体为：

将机械臂末端视为质点A，移动物体视为质点B；

定义分别为质点A的速度和加速度，分别为质点B的速度和加速度；

以A为原点，先由和定义出x-y平面；

令定义y轴与同向，即为在y轴上的投影，当时，用代替式中的

令定义x轴与同向，即为在x轴上的投影，当时，则定义x轴为与y轴垂直的任意方向；

z轴的方向则可由右手定则得到；

在约束质点A的最大速度V_max与最大加速度a_max的情况下，对质点A的加速度作以下规划：

a).规划质点A在x轴方向上的加速度使得A以最短的时间沿着x轴方向移动后

b).规划质点A在y轴方向上的加速度使得A以最短的时间沿着y轴方向移动后其中为质点B在这个过程中的位移；

c).规划质点A在z轴方向上的加速度使得A在最短的时间内在z轴方向上的速度并保持，以保证由和构成的x-y平面保持不变；

其中，质点A在x轴方向上的加速度的计算方法如下：

(A)假设A在x轴方向上以最大加速度加速或减速至0，计算在此过程中质点A的位移

(B)若则令否则令

(C)如果或以步骤(B)中得到的加速度让A运动至下一采样时刻时A的速度则令

质点A在y轴方向上的加速度的计算方法如下：

(A)假设A在y轴方向上以最大加速度加速或减速至计算在此过程中质点A的位移及其所花费的时间t；

(B)计算B在步骤(A)得到的时间t后的位移若则令否则令

(C)如果或以步骤(B)中得到的加速度让A运动至下一采样时刻时A的速度则令

质点A在z轴方向上的加速度的计算方法如下：

(A)若则令

(B)否则，若则令若则令其中T为采样时间；

(3)通过机械臂的模型及其状态计算雅各比矩阵，将步骤(2)获得的机械臂末端速度指令转换为机械臂每个关节的速度指令，从而控制机械臂跟踪移动物体，并在稳定跟踪后进行抓取操作。

2.根据权利要求1所述的一种基于分解速度规划算法的移动物体抓取方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述移动物体的状态信息是首先通过传感器获得移动物体的位置数据，然后对其使用卡尔曼滤波器进行平滑和预测得到的，其包括位置和速度信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于分解速度规划算法的移动物体抓取方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述机械臂是一个6自由度的工业机器人，其状态信息是通过机械臂控制器获得的，包括机械臂各个关节的位置和速度信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于分解速度规划算法的移动物体抓取方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，机械臂末端的加速度指令为机械臂末端下一时刻的速度指令其中T为采样时间，为当前时刻机械臂末端的速度。