[发明专利]机械臂路径规划方法、装置、工控设备及存储介质

权利要求书

1.一种用于物流分拣的机械臂路径规划方法，其特征在于，应用于工控设备，所述工控设备位于物品分拣系统，所述机械臂路径规划方法，包括：

在机械臂的机械臂末端承装待分拣的第一物品时，获取所述机械臂末端的起始位置信息及存放所述第一物品的格口位置信息；

确定所述机械臂末端的最大可达范围空间；

将所述最大可达范围空间划分为网格空间；

在所述网格空间中，确定所述机械臂末端从所述起始位置到所述格口位置之间的所有可达规划路径；

根据矢量积法计算机械臂末端的雅克比矩阵，根据机械臂末端的雅克比矩阵，计算机械臂通过所述网格空间中每一条边长的最小时间；

根据所述网格空间中每一条边长的最小时间，确定所述所有可达规划路径中用时最短的路径；

对所述用时最短的路径进行样条拟合，得到所述机械臂末端从所述起始位置到所述格口位置之间的最短时间路径；

将所述最短时间路径，作为所述机械臂末端的运动路径；

其中，在整个规划过程中，机械臂末端姿态基本保持不变，在整个运动过程中仅绕Z轴旋转一定角度；

根据矢量积法计算机械臂末端的雅克比矩阵，根据机械臂末端的雅克比矩阵，计算机械臂通过所述网格空间中每一条边长的最小时间，具体包括：

机械臂末端从点P(x0，y0，z0)位置在三维空间内沿x方向运动，根据矢量法，得出机械臂末端的雅克比矩阵J，根据运动学微分方程有：

其中，ν和ω分别表示机械臂末端线速度和角速度， 表示机械臂各关节速度,

当机械臂末端沿x方向移动时间 上述方程转换为：

与 线性相关，当机械臂关节速度q₁,q₂,q₃中某个值达到最大时，可得机械臂末端从当前位置p(x0，y0，z0)在x方向 的最大速度 同理可得机械臂末端从当前位置p(x0，y0，z0)在y方向和z方向的最大速度分别为 和,

从p(x0，y0，z0)沿x方向匀速运动到点p(x1，y0，z0)的最大速度为 从p(x0,y0,z0)沿x方向匀速运动到点p(x1,y0,z0)的最小时间即为 同理可得沿着y方向和沿z方向运动的最小时间为t_y-min和t_z-min,

按照同样的方法可以得到机械臂通过网格空间中每一条边长的最小时间为tmin，即得到机械臂通过所述网格空间中每一条边长的最小时间。

2.根据权利要求1所述的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述确定机械臂的机械臂末端的最大可达范围空间，包括：

采用D-H矩阵建立机器人运动学模型；

根据所述机器人运动学模型，确定所述机械臂末端的最大可达范围空间。

3.根据权利要求1所述的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述运动路径发送给所述机械臂，以使得所述机械臂按照所述运动路径驱动所述机械臂末端运动。

4.根据权利要求1所述的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述方法还包括：

保存每个已分拣的物品对应的机械臂末端起始位置信息、对应的存放格口位置信息和对应的最短时间路径；

在所述机械臂末端承装待分拣的第二物品时，获取所述机械臂末端当前起始位置信息及存放所述第二物品的格口位置信息；

若所述当前起始位置信息与已分拣目标物品对应的机械臂末端起始位置信息匹配，且所述第二物品的格口位置信息与所述目标物品对应的存放格口位置信息匹配，则获取所述目标物品对应的最短时间路径；

将所述目标物品对应的最短时间路径，作为所述机械臂末端分拣所述第二物品的运动路径。