[发明专利]一种机械臂运动规划的方法、机械臂及机器人

说明书

本发明实施例涉及机械臂控制技术领域，尤其公开了一种机械臂运动规划的方法、机械臂及机器人，其中，方法包括：计算机械臂末端在运动轨迹中各位姿的臂角范围和起始臂角值，并且根据臂角范围生成上边界曲线和下边界曲线并识别各位姿的臂角范围中存在的突变臂角范围，根据起始臂角值以及起始位姿的臂角范围，计算臂角比例，根据预设修正模型，计算突变臂角范围对应的位姿的臂角，根据臂角比例，计算其它位姿对应的臂角，最终根据机械臂末端在运动轨迹中的位姿，以及各位姿的臂角，计算各位姿对应的机械臂关节的角度。通过上述方式，本发明实施例能使机械臂在运动中关节转动角度连续，可保证机械臂连续平稳运动。

技术领域

本发明实施例涉及机械臂控制技术技术领域，特别是涉及一种机械臂运动规划的方法、机械臂及机器人。

背景技术

机器人是指模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械。而随着人工智能技术、机械设计技术的发展，机器人的灵活越来越高，智能化程度也越来越高，从而使得机器人应用范围越来越广泛。

本发明的发明人在实现本发明的过程中，发现：机械臂运动规划一直是机器人学中研究的焦点问题，该类问题一般已知起点与终点的位姿，如何选择一条完备且最优的路径是该问题的目标。对于一般的六自由度串联机器人来说，路径规划过程已经较为成熟，因为六自由度机器人的逆运动学解的数量仅为有限个，当前时刻只要选取与上一时刻角度相差最小的一组关节角度值即可，而对于更高维度的机器人，例如七自由度机器人，每一个末端位姿均对应无数组关节值，因此难以选择最优的一组解保证运动过程中角度、角速度连续，而不连续的关节角度变化会对机器人运动造成抖动，严重影响机器人运动效果且容易造成机器人损坏。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种机械臂运动规划的方法、装置、计算设备及计算机存储介质。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的一个技术方案是：提供一种机械臂运动规划的方法，包括获取所述机械臂末端的运动轨迹；计算所述机械臂末端在所述运动轨迹中各位姿的臂角范围，并且根据所述臂角范围生成上边界曲线和下边界曲线；计算所述机械臂末端在所述运动轨迹中起始位姿的起始臂角值；根据所述起始臂角值以及所述起始位姿的臂角范围，计算臂角比例；根据所述上边界曲线和下边界曲线，识别在各位姿的臂角范围中存在的突变臂角范围；根据预设修正模型，计算所述突变臂角范围对应的位姿的臂角，以及，根据所述臂角比例，计算其它位姿对应的臂角，其中，所述其它位姿为除突变臂角范围对应的位姿之外的位姿；根据机械臂末端在运动轨迹中的位姿，以及各位姿的臂角，计算所述各位姿对应的机械臂的关节的角度。

可选的，所述突变臂角范围包括变大臂角范围和变小臂角范围；所述根据所述上边界曲线和下边界曲线，识别在各位姿的臂角范围中存在的突变臂角范围包括：计算所述各位姿在上边界曲线的上边界导数，以及各位姿在下边界曲线的下边界导数；当一所述位姿的上边界导数小于负阈值，以及，所述一所述位姿的下边界导数大于正阈值时，确定所述位姿的臂角范围为变小臂角范围；当一所述位姿的上边界导数大于正阈值，以及，所述一所述位姿的下边界导数小于负阈值时，确定所述位姿的臂角范围为变大臂角范围。

可选的，所述根据预设修正模型，计算所述突变臂角范围对应的位姿的臂角包括：当所述突变臂角范围为变大臂角范围时，根据预设大臂角比例，计算所述变大臂角范围对应的位姿的臂角；当所述突变臂角范围为变小臂角范围时，根据预设小臂角比例，计算所述变小臂角范围对应的位姿的臂角。

可选的，所述根据所述臂角比例，计算其它位姿对应的臂角的计算公式为：

其中所述Prop为臂角值在范围中的比例值，所述α为臂角值，所述LLimit为臂角范围下边界的值，所述ULimit为臂角范围上边界的值。