[发明专利]一种通过电脑动画辅助机械臂控制的方法和系统

说明书

本发明提供了一种通过电脑动画辅助机械臂控制的方法和系统，包括：通过电脑动画处理获得机器人的机械臂动作的理想路径；根据所述理想路径对机器人的机械臂进行运动规划，得到所述机械臂的运动轨迹；将所述运动轨迹预存于机器人内部，得到动作文件；根据所述机器人接收到的输入信息，从预存于机器人内部的动作文件中选择目标动作的运动轨迹，根据所述运动轨迹控制所述机器人执行相应的机械臂运动。本发明根据拟人化的理想路径规划机械臂的运动轨迹，使机械臂动作更优美，同时满足了机械臂控制的实时性要求。

技术领域

本发明涉及机器人机械臂控制领域，尤指一种通过电脑动画辅助机械臂控制的方法和系统。

背景技术

机器人学是与机器人设计、制造和应用相关的科学。目前全世界已有近百万台机器人在运行，机器人学已得到广泛应用，其中，机械臂控制是机器人学的一个重要研究领域，通过对机械臂运动规划，并将预定的规划方案转变成机械臂运动，从而使机器人像人一样做出期望的动作。

目前比较流行的机械臂控制方式是使用成熟的控制集如MoveIt！软件包，它是ROS操作系统(RobotOperatingSystem，机器人操作系统)中机器人进行移动操作的一套工具。MoveIt！为我们提供了进行机械臂运动规划的工具，但ROS系统结构复杂，需要的传感器比较多，MoveIt！运动规划的实时性无法保证，而且MoveIt！规划出的路径趋向最短或最快路径，根据该路径所执行的机械臂动作不够优美。

发明内容

本发明的目的之一是为了克服现有技术中存在的至少部分不足，提供一种通过电脑动画辅助机械臂控制的方法和系统。

本发明提供的技术方案如下：

一种通过电脑动画辅助机械臂控制的方法，包括：通过电脑动画处理获得机器人的机械臂动作的理想路径；根据所述理想路径对机器人的机械臂进行运动规划，得到所述机械臂的运动轨迹；将所述运动轨迹预存于机器人内部，得到动作文件；根据所述机器人接收到的输入信息，从预存于机器人内部的动作文件中选择目标动作的运动轨迹，根据所述运动轨迹控制所述机器人执行相应的机械臂运动。

进一步优选的，所述根据所述理想路径对机器人的机械臂进行运动规划，得到所述机械臂的运动轨迹包括：根据机器人的运动约束，对所述理想路径进行处理，得到所述机械臂的运动轨迹。

进一步优选的，所述根据机器人的运动约束，对所述理想路径进行处理包括：从所述理想路径中提取出每个时刻机械臂的每个关节点所在的空间位置；根据所述空间位置的变化计算每个时刻每个关节点的加速度和速度；当存在关节点的加速度超过对应关节电机的最大加速度，和/或关节点的速度超过对应关节电机的最大速度时，则通过增加运动时长，采用不超过所述最大加速度的加速度和不超过所述最大速度的速度运动，以到达相同的空间位置。

进一步优选的，所述根据机器人的运动约束，对所述理想路径进行处理还包括：根据理想减速曲线对所述理想路径的动作结束段的各个时刻各个关节点的空间位置进行调整，以保证动作结束平滑。

进一步优选的，所述将所述运动轨迹预存于机器人内部，得到动作文件之后还包括：在机器人的输出端根据所述理想路径动态显示理想的手臂运动，以及根据所述运动轨迹动态显示所述机械臂的模拟运动。

进一步优选的，所述将所述运动轨迹预存于机器人内部，得到动作文件之后还包括：在已订阅机器人运动规划的手机终端上，根据所述理想路径动态显示理想的手臂运动，以及根据所述运动轨迹动态显示所述机械臂的模拟运动