[发明专利]一种冗余自由度机械臂运动规划方法及装置

权利要求书

1.一种冗余自由度机械臂运动规划方法，其特征在于，包括：

获取与所述冗余自由度机械臂的末端执行器的期望位姿相对应的位姿数据；

根据预设的约束条件对所述冗余自由度机械臂运动规划中的七维优化问题进行降维处理，得到二维优化问题；

对所述二维优化问题进行求解，得到求解结果；

根据所述位姿数据和所述求解结果，得到所述冗余自由度机械臂的控制方案。

2.根据权利要求1所述的冗余自由度机械臂运动规划方法，其特征在于，所述预设的约束条件包括：

所述冗余自由度机械臂的七个关节分为三组，其中，第一组包括所述冗余自由度机械臂的第一关节至第四关节，第二组包括所述冗余自由度机械臂的第五关节和第六关节，第三组包括所述冗余自由度机械臂的第七关节；以及

所述冗余自由度机械臂第五关节的位置以所述位姿数据和第七关节的角度确定；以及

所述冗余自由度机械臂的第三关节固定；以及

所述冗余自由度机械臂第四关节与第五关节的轴线和第五关节与第六关节的轴线相垂直。

3.根据权利要求1所述的冗余自由度机械臂运动规划方法，其特征在于，在所述根据预设的约束条件对所述冗余自由度机械臂运动规划中的七维优化问题进行降维处理，得到二维优化问题的步骤之后，所述对所述二维优化问题进行求解，得到求解结果的步骤之前，所述方法还包括：

建立所述冗余自由度机械臂的第五关节至第七关节的碰撞检测模型；

以所述碰撞检测模型为依据，对所述冗余自由度机械臂的第五关节至第七关节进行碰撞检测。

4.根据权利要求1所述的冗余自由度机械臂运动规划方法，其特征在于，所述二维优化问题的数学规划形式为：

s.t.m_l14＝m_r14,m_l24＝m_r24,m_l34＝m_r34

其中，q₃为所述冗余自由度机械臂的第三关节的角度，q₇为所述冗余自由度机械臂的第七关节的角度，m_r11为M_r转移矩阵中第1行第1列的元素，m_l21为M_l转移矩阵中第2行第1列的元素。

5.根据权利要求1所述的冗余自由度机械臂运动规划方法，其特征在于，所述对所述二维优化问题进行求解，得到求解结果的步骤包括：

通过全局优化方法和/或局部优化方法，对所述二维优化问题进行求解，得到求解结果。

6.一种冗余自由度机械臂运动规划装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取与所述冗余自由度机械臂的末端执行器的期望位姿相对应的位姿数据；

处理单元，用于根据预设的约束条件对所述冗余自由度机械臂运动规划中的七维优化问题进行降维处理，得到二维优化问题；

求解单元，用于对所述二维优化问题进行求解，得到求解结果；

生成单元，用于根据所述位姿数据和所述求解结果，得到所述冗余自由度机械臂的控制方案。

7.根据权利要求6所述的冗余自由度机械臂运动规划装置，其特征在于，所述预设的约束条件包括：

所述冗余自由度机械臂的七个关节分为三组，其中，第一组包括所述冗余自由度机械臂的第一关节至第四关节，第二组包括所述冗余自由度机械臂的第五关节和第六关节，第三组包括所述冗余自由度机械臂的第七关节；以及

所述冗余自由度机械臂第五关节的位置以所述位姿数据和第七关节的角度确定；以及

所述冗余自由度机械臂的第三关节固定；以及

所述冗余自由度机械臂第四关节与第五关节的轴线和第五关节与第六关节的轴线。