[发明专利]基于点云的带电作业机器人自主路径规划方法

说明书

本发明公开了一种基于点云的带电作业机器人自主路径规划方法，包括以下步骤：在双机械臂末端均安装一个深度相机；进行手眼标定和双机械臂基坐标系标定，实现两个相机视野共享；控制双机械臂的基座关节旋转360°，采集多帧图像；将采集到的图像进行拼接，获得机械臂工作空间的完整环境信息；采用改进的路径规划算法，实时规划机械臂的无碰撞最优运动路径，同时将该路径加入数据库。本发明采用眼在手上的安装方式在机械臂末端安装深度相机，结合机械臂的运动学模型，构建整个作业环境的三维点云图，使系统具备对环境障碍物的感知能力；再应用改进的路径规划算法，确保机械臂不与障碍物发生碰撞的同时，能够实时规划机械臂的最优运动路径。

技术领域

本发明属于带电作业机器人自主作业领域，特别是一种基于点云的带电作业机器人自主路径规划方法。

背景技术

相较于传统的机器人应用的工厂环境，配电线路维护机器人需要在非结构化环境下进行作业，要实现机器人能够自主规划出无碰撞作业路径，机器人系统必须首先具备对周围环境的感知能力。然而带电作业的作业环境大多是非结构化环境，不同地点的作业环境均不相同，因此手工测量并构建固定作业场景模型的方法并不可行，则利用深度相机对作业场景进行三维重建尤为重要，利用深度相机对真实存在的三维场景或物体进行扫描，并根据获得的信息构建出机器人的作业场景。然而配电线路的带电作业需要在高空进行，而构建完整的作业环境需要从多个角度对作业环境信息进行采集，常用的多深度相机支架的方法无法直接使用。

此外，机器人在作业过程中不能与周围的电路设备以及环境中的其他障碍物发生碰撞，因此基于点云重构作业环境的障碍物分布，再根据机械臂起始和目标位姿，选择一条从起始点到达目标点的路径，然而多自由度机械臂就需要在高维空间进行路径规划，目前已有的路径规划算法大多是针对的二维或三维空间，对于高维度空间的路径规划存在实时性差且规划的路径难以最优等问题，目前已有的技术大多数是通过遥操作控制机械臂绕开障碍物，无法实现非结构化环境下的自主无障碍路径规划。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带电作业机器人自主路径规划方法，以解决在高空非结构化环境中机械臂作业时可能会与环境中障碍物发生碰撞产生的安全问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于点云的带电作业机器人自主路径规划方法，包括以下步骤：

步骤1、在带电作业机器人双机械臂的末端均安装固定一个深度相机；

步骤2、进行手眼标定和双机械臂基坐标系标定，实现两个深度相机的视野共享；

步骤3、控制双机械臂的基座关节旋转360°，且每旋转θ°深度相机采集一帧图像，获得当前视野中的环境信息；

步骤4、将步骤3采集到的图像进行拼接，获得机械臂工作空间的完整环境信息，即工作空间中障碍物在世界坐标系中的位置坐标信息；其中，世界坐标系为某一机械臂的基坐标系；

步骤5、采用改进的路径规划算法，实时规划机械臂的无碰撞最优运动路径，同时将该路径加入数据库以供后续新的路径规划参考使用。