[发明专利]一种机械臂抓取路径碰撞检测方法

说明书

本发明提供了一种机械臂抓取路径碰撞检测方法，涉及工业机器人控制领域，依次通过设定机械臂路径起点、获取场景数据、判断并获取待抓物位置作为机械臂路径终点，进而结合插补步长计算多个等分点的机械臂位姿判断路径中是否存在碰撞，若不存在碰撞时，将位姿发送至控制器，结合机械臂关节角状态抓取物件，完成碰撞检测。本发明通过控制步长获取抓取路径上机器人离散位置的位姿，并根据位姿进行机械臂与环境的碰撞检测，能够快速地获知路径的有效性；通过使用中心点与轴向长度的方式对待抓取物的轴对称包围盒进行表示，减少包围盒的计算量，提高计算和检测效率。

技术领域

本发明涉及工业机器人控制领域，涉及工业抓取系统，具体涉及一种机械臂抓取路径碰撞检测方法。

背景技术

机械臂抓取设备能够对物料进行抓取，在家电、物流、汽车等行业领域有着重要作用。传统的机械臂示教方式，是由机械臂操作者通过示教器寻找出一条安全的抓取路径，抓取路径完全固定。文献CN111267073A公开了一种基于增强现实技术的工业机器人示教系统及方法，包括相机、计算机、姿态示教器、物理机器人单元、AR示教单元和虚拟机器人模型；所述物理机器人单元包括物理机器人控制器和物理机器人；所述物理机器人控制器用于控制物理机器人运动；所述相机设置于物理工作环境下并与所述计算机通信连接，用于采集物理机器人和物理工作环境的图像至所述计算机；所述姿态示教器由示教人员握持操作，产生姿态数据并发送至所述计算机；所述AR示教单元包括位于物理工作环境中的AR注册卡和运行于计算机中的增强现实注册模块、被加工产品模型、路径规划单元、姿态示教单元、虚实空间融合单元和虚实碰撞检测模块；所述虚拟机器人模型运行于所述计算机中。上述文献所公开的技术方案，可以在增强现实环境中验证产品工装夹具结构设计是否合理，规划工装夹具在工作台上的安装方位，生成并验证工业机器人程序，验证产品及工装夹具设计与机器人加工程序。

与上述传统的机械臂示教方式不同，三维(3D)无序抓取通过3D相机扫描被测物体，对物体表面轮廓进行扫描，形成点云数据，并对点云数据进行智能分析处理，将物体的抓取姿态传给机械臂，引导机械臂完成物料分拣、无序抓取、物流拆垛等功能。由于如机械臂、抓手等的抓取设备价格都较昂贵，因此，在抓取系统中，机械臂的抓取路径应能够规避障碍物，无碰撞的到达目标点位，从而保障硬件设备的安全性。文献CN110900659A公开了一种机器人碰撞检测方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：获取机器人处于作业状态下的频域电流信号；基于预先设计的椭圆滤波器对所述频域电流信号进行滤波处理，以过滤掉机器人正常作业时的频域电流信号，得到机器人异常作业时的频域电流信号；根据所述机器人异常作业时的频域电流信号对所述机器人是否发生碰撞进行检测。该方法在保证检测精度的前提下，实现了对机器人碰撞的快捷检测，降低了碰撞检测难度。

但是，上述技术方案仅能够在机器人出现异常后才进行反馈，无法防止机器人出现异常或碰撞，对机器人的安全性的保障作用较为有限。因此，需要一种机械臂抓取路径碰撞检测方法，在进行无序抓取的路径规划时，对规划的路径进行碰撞检测，以防止抓取过程中机械臂与周围环境发生碰撞。

发明内容

为了在无序抓取的路径规划中进行碰撞检测，本发明提供了一种机械臂抓取路径碰撞检测方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种机械臂抓取路径碰撞检测方法，包括以下步骤：

S1：设定机械臂路径起点V_s；

S2：获取场景3D数据；

S3：判断是否存在待抓物，若是，则通过所述待抓物位置计算机械臂路径终点V_e，并进行S4；若否，结束抓取路径碰撞检测；

S4：根据预设的插补步长、V_s与V_e的位姿，计算V_s至V_e间的每个等分点的位姿；