[发明专利]虚拟装配仿真中基于多因素成本引导的装配路径规划方法

权利要求书

1.虚拟装配仿真中基于多因素成本引导的装配路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立虚拟装配三维环境，确定装配路径搜索空间，并设置装配路径规划初始参数：

建立虚拟装配环境的三维模型，该装配环境可以为整个装配车间环境，也可以为待装配件所在的局部装配环境，确定待装配件的装配路径搜索空间；

确定待装配零件初始状态及目标状态，包括待装配件在搜索空间内的位置及姿态；

将上述虚拟装配环境、装配路径搜索空间、待装配零件初始状态及目标状态作为装配路径规划初始参数；

S2、在装配路径搜索空间内，以待装配零件的初始状态为根节点，以多因素路径成本为引导，结合快速搜索随机树算法进行装配路径搜索及扩展，具体为：

S201、在装配路径搜索空间内进行均匀随机采样并获得M个采样点；

S202、以三维空间的欧几里得距离最小为衡量目标，在已构成的路径树中为这些采样点寻找父节点，并从这些父节点出发朝着对应的采样点进行插值计算，获得对应的候选叶节点；

S203、针对每一个候选叶节点进行多因素路径成本估算，按照成本估算值排序并加入候选叶节点列表list；

S204、选择位于自由空间中路径成本最小的候选叶节点为当前局部路径的扩展目标；

S205、若当前局部路径满足碰撞检测约束，则将该叶节点加入到路径树中，装配路径完成一次生长，并进入步骤S3；

若当前局部路径不满足碰撞检测约束，则将该叶节点丢弃，并更新候选叶节点列表，重新选择当前局部路径的扩展目标，直到装配路径完成一次生长或候选叶节点列表更新后为空，则进入步骤S3；

S3、重复步骤S2直到新加入路径树中的叶节点落入待装配零件目标状态的临近空间，直接将最新的叶节点与目标点连接，从而获得一条完整的从初始状态到目标状态的装配路径。

2.根据权利要求1所述的虚拟装配仿真中基于多因素成本引导的装配路径规划方法，其特征在于：步骤S1中，建立整个装配车间环境，通过设定装配路径的搜索空间边界，来缩小装配路径的搜索范围。

3.根据权利要求1所述的虚拟装配仿真中基于多因素成本引导的装配路径规划方法，其特征在于：步骤S201中每次采样多个点，每一个随机采样点均有p的概率为路径的目标位姿点，每个随机采样点包含位置信息及姿态信息。

4.根据权利要求1所述的虚拟装配仿真中基于多因素成本引导的装配路径规划方法，其特征在于：步骤S203中，针对每一个候选叶节点进行多因素路径成本C估算，按成本估算值排序并加入候选叶节点列表list，所述多因素路径成本C估算公式为：

C＝w_LL+w_PP+w_AA (1)

式(1)中，其中w_L，w_P，w_A为权重系数，L为距离成本、P为路径拐点转角成本、A为待装配件旋转运动成本，且式(1)中的每一部分成本L，P，A均各由两部分组成，一为初始位姿到当前候选叶节点的已生成路径累积成本L_cum，P_cum，A_cum，二为当前候选位姿到目标位姿的待生成路径估算成本L_est，P_est，A_est。

5.根据权利要求4所述的虚拟装配仿真中基于多因素成本引导的装配路径规划方法，其特征在于：式(1)中的距离成本L用路径的欧几里得距离值表示：

式(2)中，n表示从初始位姿点到当前候选叶节点路径上的节点数量，L_i表示该路径上相邻两节点之间的欧几里得距离。