[发明专利]一种基于可达性球的机器人路径中转点搜索方法

权利要求书

1.一种基于可达性球的机器人路径中转点搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用作业路径起始点或者结束点对应构型的位置为起点，向工作空间均匀地发出射线，保留与工件不相交的射线作为可行搜索方向；

S2、在每条可行射线上按照给定步长递增建立可达性球，表征当前构型的工作空间；

S3、对可达性球进行可达无碰撞检测，获取当前采样距离的可行构型；

S4、将可行构型与当前构型进行比较，选取构型距离最小者作为中转点；

步骤S2中建立可达性球的具体步骤如下：

S21、对每一条可行射线按照给定步长s进行采样，采样距离具体计算公式如下：

l＝l_o+sj，j＝1,2...k

其中，l_o为发生碰撞的最小距离，s为给定步长，j为采样层数，k为最大采样层数；

S22、根据采样距离获取可达性球的位置为：

其中，P_ij为第i条可行射线上第j层采样得到的位置。

2.根据权利要求1所述的机器人路径中转点搜索方法，其特征在于，步骤S1中可行搜索方向的确定的具体步骤为：

S11、利用作业路径起始点或者结束点对应构型的位置P_o作为球心建立球面，通过螺旋极点法获得球面上均匀的n个点P_i，i＝1,2...n，连接P_o与P_i并延长形成空间均匀射线，射线簇为以位置P_o为中心的所有搜索方向；

S12、通过OCC图形库获取工件当前位姿的所有平面F_i，i＝1,2...m，将所有的射线与工件当前位姿的所有平面F_i进行相交检测，若射线与工件任意一面相交，则舍去该射线；

S13、通过相交检测后，保留的射线簇为可行搜索方向。

3.根据权利要求1所述的机器人路径中转点搜索方法，其特征在于，步骤S3中获取当前采样距离的可行构型具体为：对可达性球进行可达性、无碰撞、奇异性检测，保留所有的可行构型；若该层没有可行构型，则进入到下一层采样；当获取当前采样距离的所有可行构型时，采样结束。

4.根据权利要求3所述的机器人路径中转点搜索方法，其特征在于，步骤S4中构型距离的计算利用构型向量差的二范数来表达：

d_i＝||C_i-C_o||₂

其中，d_i为第i个可行构型C_i与作业路径起始点或者结束点对应构型C_o的距离。