[发明专利]欠约束下的最优位姿确定方法、装置、存储介质及机械臂

说明书

一种欠约束下的最优位姿确定方法、装置、存储介质及机械臂，主要包括根据机械臂的当前位姿和基于目标轴所随机生成的目标位姿，获得机械臂的基础位姿；根据基础位姿和目标位姿，确定交点；根据交点和目标轴，构建目标坐标系，并基于目标坐标系确定机械臂的最优位姿。据此，本申请可在欠约束的条件下快速且准确地确定机械臂的最优位置，并可充分利用机械臂的臂展，以获得最大的工作半径，从而有利于机械臂更好地完成各种复杂操作。

技术领域

本发明实施例涉及机械臂位姿控制技术，尤其涉及一种欠约束下的最优位姿确定方法、装置、存储介质及机械臂。

背景技术

在目前的机器人领域，为了使机器人能够正常运作并完成相应的工作，常常需要根据目标位姿和当前位姿求得运动学逆解，据以提供机器人的机械臂以特定的姿态到达目标附近的特定位置，从而完成后续的工作。

然而，由于机械臂的目标姿态往往是无法完全确定的、是欠约束的，所以机械臂从当前位姿到达目标位姿之间的解将由于自转角度等多种因素，而存在多解关系。不同的求解结果对于机械臂臂展的利用程度各不相同，甚至可能存在机械臂无法到达目标位姿的情况，因此，如何在欠约束的情况下优化求解姿态，对于机械臂能否到达目标位置、能否获得良好的机械臂空间姿态以及能否获得最大化的机械臂工作空间等问题起到至关重要的作用，也足以影响机械臂整体性能。

对于在复杂工况下进行高精度操作的机器人而言，由于工作环境和工作任务的特殊性，其需要尽可能利用机械臂的臂展，借以获得较好的空间姿态。

在现有的机械臂姿态优化方法中，通过手动调整机械臂的自转角度，从而获得最优姿态的方式是较为常见的，然而，此方式主要是利用人眼及人脑中的先验知识对所获得的结果进行判断，并通过手工调整的方式针对机械臂的位姿进行优化调整。

然而，由于人脑对基础姿态与最优姿态之间的差距判断存在局限性，无法准确地描述两个姿态间的差距，导致方需要进行多次尝试求解，故此方法极大地降低了机械臂的定位效率，且最终所确定的姿态无法确保能够最大化利用机械臂的臂展。

再者，目前采用的另外一种方法是通过在基础姿态的基础上遍历解空间的方法以获得较优位姿，然而，此方法虽然减少了人工对于整个求解过程的参与，但是极大的增加了机械臂求解次数，因此，此方法同样存在效率较低，以及根据其遍历解空间的精度不同而存在误差的问题，对于后续的作业及定位工作造成很大的影响。

有鉴于此，如何在欠约束的条件下提供一种快速准确的机械臂最优位姿确定技术，即为本申请待解决的技术课题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例所解决的技术问题之一在于提供一种欠约束下的最优位姿确定方法、装置、存储介质及机械臂，可快速且准确地确定机械臂的最优位姿。

根据本发明的第一方面，提供一种欠约束下的最优位姿确定方法，其包括根据机械臂的当前位姿和基于目标轴所随机生成的目标位姿，获得所述机械臂的基础位姿；根据所述基础位姿和所述目标位姿，确定交点；以及根据所述交点和所述目标位姿，构建目标坐标系，以基于所述目标坐标系确定所述机械臂的最优位姿。

可选地，所述根据机械臂的当前位姿和基于目标轴所随机生成的目标位姿，获得所述机械臂的基础位姿包括：根据预设目标特征确定所述目标轴，并根据所述目标轴随机生成中间坐标系；基于随机生成的所述中间坐标系，确定所述目标位姿；以及根据所述当前位姿和所述目标位姿，确定所述基础位姿。

可选地，所述方法还包括：根据所述基础位姿和所述目标位姿，获得所述基础位姿的基础轴和所述目标位姿的目标轴为共面相交或异面相交的分析结果。

可选地，所述根据所述基础位姿和所述目标位姿，确定交点包括：响应所述基础轴和所述目标轴之间为共面相交的所述分析结果，基于所述中间坐标系，获得所述基础轴的第一轴线方程和所述目标轴的第二轴线方程；以及根据所述第一轴线方程和所述第二轴线方程，获得所述交点的位置信息；其中，所述第一轴线方程和所述第二轴线方程分别表示为：