[发明专利]一种基于规划知识库的机械臂快速任务规划方法

权利要求书

1.一种基于规划知识库的机械臂任务规划方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)获取任务始末位置、机械臂可执行原任务规划方法与任务空间环境约束，原任务规划方法具体为机械臂关节空间路径规划方法；

(2)依据机械臂运动始末位置、任务空间环境约束与其执行原任务规划方法，基于规划知识库原理获取始末位置间的可执行任务中间点序列；

(3)依据所得任务中间点序列与可执行原任务规划方法，完成机械臂的任务规划。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实现所述依据机械臂运动始末位置、任务空间环境约束与其执行原任务规划方法，基于规划知识库原理获取始末位置间的可执行任务中间点序列的过程至少包括：

(1)定义规划知识库中保存元素为已规划的任务单元，其中每一任务单元包含任务环境信息矩阵M、环境特征λ、学习得随机路标地图G；

(2)依规划知识库原理，将所述机械臂任务空间环境约束与所有规划知识库中任务单元的任务环境信息矩阵进行匹配；

(3)依匹配结果，搜索或规划可执行任务中间点序列。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，依规划知识库原理，将所述机械臂任务空间环境约束与所有规划知识库中已知任务单元的空间环境约束进行匹配的过程至少包括：

(1)利用三维矩阵M表征任务空间环境约束，称为环境信息矩阵M，其构建方法为在任务空间环境约束信息中提取出各个位置的信息，若坐标为(i,j,k)处有环境约束存在，则令三维矩阵M中的元素M_ijk＝1，反之，M_ijk＝0；

(2)将此任务环境信息矩阵与规划知识库中每个任务单元中的环境矩阵进行比较，得到对比结果；

(3)若对比结果为两矩阵相等，则认为任务空间环境约束完全相同，若对比结果为两矩阵不等，则按此条权利要求步骤2所述方法对比规划知识库中的其他任务单元中的环境信息，若知识库中不存在与任务空间环境约束匹配的任务单元，则认为任务空间环境约束与规划知识库中任一任务单元都不匹配。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将此任务环境信息矩阵与规划知识库中每个任务单元中的环境矩阵进行比较，得到对比结果的过程至少包括：

(1)求解三维环境矩阵的元素“1”的个数，称为环境特征λ；

(2)对比两环境矩阵的环境特征；

(3)若环境特征不等，则认为两矩阵不相等，若环境特征相等，则按元素对比任务的环境矩阵与规划知识库任务单元中的环境矩阵，判断两矩阵是否相等。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，依匹配结果搜索或规划可执行任务中间点序列的过程至少包括：

(1)若任务空间环境约束与规划知识库中一任务单元的环境信息完全匹配，则直接提取该任务单元中的随机路标地图，利用随机路标地图法在随机路标地图中搜索规划结果，中间点序列即为随机路标地图中从任务起始位置至目标位置的最短路标顺序；

(2)若任务空间环境约束与规划知识库中任一任务单元都不匹配，则重新规划并保存此环境下的任务结果。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，若任务空间环境约束与规划知识库中任一任务单元都不匹配，则重新规划并保存此环境下的任务结果的过程至少包括：

(1)利用随机路标地图法规划方法构建机械臂在此环境下的随机路标地图，并依随机路标地图法在地图中搜索从初始位置至目标位置的任务中间点序列，中间点序列即为随机路标地图中从任务起始位置至目标位置的最短路标顺序；

(2)将该任务的环境信息矩阵M、环境特征λ、学习得随机路标地图G作为一新任务单元保存至规划知识库内，任务单元作为一任务规划结果保存于规划知识库内用以后续使用此次规划结果。