[发明专利]用于机器人优化动作规划的初始参考生成

权利要求书

1.一种用于工业机器人的动作规划的方法，所述方法包括：

提供用于规划所述机器人上的工具的路径的输入信息，包括所述工具的所述路径的开始点和目标点；

生成初始参考路径，包括从先前计算的各个路径的储存库中选择候选路径，并且转置并缩放所述候选路径以生成所述初始参考路径，所述初始参考路径具有分别与所述开始点和所述目标点匹配的第一点和最后点；

使用具有处理器和存储器的计算机对机器人动作优化问题建模，包括限定目标函数，以及将所述路径的所述开始点和目标点限定为等式约束；

利用所述计算机来求解所述机器人动作优化问题以得到所述工具的所述路径，其中所述初始参考路径被用作在求解所述优化问题时的第一次迭代；以及

将所述路径存储在所述储存库中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，提供输入信息还包括提供障碍物数据，所述障碍物数据限定所述机器人的工作空间中的各个障碍物，以及，对机器人动作优化问题建模包括使用所述障碍物数据来限定避撞不等式约束。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述避撞不等式约束是针对所述机器人的每个计算的姿态的最小机器人到障碍物距离必须超过预定门限值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，选择候选路径包括基于所述候选路径的第一点和最后点分别与所述开始点和所述目标点的接近度来选择所述候选路径。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，选择候选路径还包括基于所述候选路径的解质量和在计算所述候选路径中使用的障碍物环境中的至少一个来选择所述候选路径。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，转置和缩放所述候选路径以限定所述初始参考路径包括计算所述候选路径的第一点与所述开始点的第一偏差和所述候选路径的最后点与所述目标点的第二偏差，以及通过沿所述候选路径的长度成比例地应用所述第一偏差和所述第二偏差来计算所述初始参考路径上的点。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，使用以下等式来计算所述初始参考路径上的点：

q_α＝p_α+(1-α)δ₀+αδ_l

其中q_α是所述初始参考路径上的点，p_α是所述候选路径上的点，δ₀是所述第一偏差，δ_l是所述第二偏差，且α是沿所述候选路径的在从0到1的范围内的成比例距离。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，对机器人动作优化问题建模还包括基于用于所述机器人的每个关节的各个系统动力学或各个运动学方程来限定等式约束，并且限定不等式约束，所述不等式约束包括机器人关节旋转速度、加速度和加加速度不超过预定门限值，机器人工具中心点速度、加速度和加加速度不超过预定门限值以及关节位置不超过预定限制。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，求解所述动作优化问题包括迭代地求解所述动作优化问题，直到解收敛到预定的收敛标准。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括计算所述机器人的所有关节的动作和向所述机器人提供关节动作命令，所述动作使得所述工具跟随所述路径。

11.一种用于规划工业机器人的路径的方法，所述方法包括提供在所述机器人上的工具的路径的开始点和目标点，通过从先前计算的各个路径的存储库中选择候选路径并且转置和缩放所述候选路径以生成具有分别匹配所述开始点和所述目标点的第一点和最后点的初始参考路径来生成所述初始参考路径，通过将所述初始参考路径用作第一次迭代来对机器人动作优化问题建模和求解所述机器人动作优化问题以产生所述工具的所述路径，以及将所述路径存储在所述库中。