[发明专利]一种协作机器人实时避障方法

权利要求书

1.一种协作机器人实时避障方法，其特征在于，包括：

在机械臂的本体各连杆上均选取一组关键点A_i，并定义一个半径d₁，使以点A_i为球心、d₁为半径的一系列球体组成的集合A＝{A_i|i＝1,...,a}能够完全包围机械臂的本体；

获取障碍物位置的图像信息，并将所获取到的机械臂和障碍物位置图像简化为关键点B_j，使以点B_j为球心、d₂为半径的一系列球体组成的集合B＝{B_i|i＝1,...,b}能够完全包围障碍物；

构造描述机器人实时避障的不等式描述|A_iB_j|≥d，其中d＝d₁+d₂+Δd，Δd＞0为距离余量，并将不等式描述改写为速度层的不等式描述：

定义D＝|A_iB_j|-d，速度层的不等式为：

其中是的单位向量；J_ai为机械臂上关键点A_i对应的雅克比矩阵；g(|D|)是一个k类函数；是指实数集；

选取速度最小范数为冗余度解析方案，优化关节角速度范数

令x_d(t)、分别为机械臂末端执行器期望的位置与速度，x(t)为机械臂末端执行器当前的位置，使机械臂的关节角速度满足下式，以使得机械臂的末端执行按照预设的轨迹运行

其中，J(θ)为机械臂的雅克比矩阵，k为正常数，θ，分别为机械臂的关节角度与角速度；

构建机械臂的避障问题建模为：

θ_min≤θ(t)≤θ_max (3d)

其中，θ_min，分别为机械臂关节角度与角速度的下界与上界；是指实数集；

对机械臂的避障问题模型进行优化求解，得到机器人机械臂的关节角速度控制量，并发送给机械臂控制器，控制机械臂实现对障碍物的躲避。

2.如权利要求1所述的协作机器人实时避障方法，其特征在于，所述求解方法为：

采用如下的递归神经网络实时计算控制量：

其中，为对偶变量；的计算方法为：对其中的每一行元素，若该元素大于零，则不做修改，若该元素小于0，则令其为0；是指实数集。