[发明专利]可翻转物体的翻转跟随轨迹规划方法、装置及系统

说明书

本发明提供了一种可翻转物体的翻转跟随轨迹规划方法、装置及系统，包括：步骤S1：安装有机械臂的底盘导航至可翻转物体的附近位置；步骤S2：机械臂控制视觉系统拍照，根据视觉提供的周围环境位置，采用自动路径规划方法，自动计算生成可翻转物体的翻转过程的位置姿态路径；步骤S3：对生成的路径进行轨迹插补，生成位置控制下的位置点，采用力控制技术和位置控制相结合的阻抗控制方法实现可翻转物体的盖的翻转动作。本发明解决马桶自动清扫领域的空白技术；保证机械臂能够到达各个区域；机械臂能够自动规划路径，无需示教引导，机械臂根据视觉的点位，能够自动搜索计算翻转可翻转物体的的位置和姿态，具有智能化，大大提升打扫效率。

技术领域

本发明涉及智能机器人清洁领域，具体地，涉及一种可翻转物体的翻转跟随轨迹规划方法、装置及系统，更为具体地，涉及一种马桶清洁时马桶盖翻转跟随轨迹规划方法、装置及系统。

背景技术

现有的轨迹跟踪系统中的先进者采用传感器来跟踪轨迹，例如弧焊机器人系统采用结构光视觉传感器来跟踪轨迹。轨迹跟踪系统中的执行器自身有一个通过示教信息或规划等手段预定的任务轨迹，带工具的执行器能根据该预定的任务轨迹生成驱动信息，使工具沿着预定的任务轨迹运行，而轨迹跟踪系统仅能简单地把传感器采集、提取的轨迹偏差信息直接反馈到执行器中，对预定的任务轨迹进行修正。

对于翻转物体的轨迹跟随更是一直是一个难题，几乎没有相关发明可以精确跟随翻转物体的轨迹跟随。

因此现在在清洁领域，使用智能机器人清扫马桶也属于空白领域，马桶清洁流程复杂，基本是人力清扫。使用智能机器人取代人力，对马桶盖进行翻转打扫的技术也是空白。马桶清扫时最大的难点就是马桶盖的翻转，最大的特点就是需要机器人与马桶盖相接触，这就需要机器人关节具有一定柔性，像人手一样具有力的感知，通过感知末端对马桶盖的作用力，实时地调整翻转时末端位姿从而完成马桶盖翻转任务。如何提供一种可以结合力控实现马桶盖翻转的方法，是当前需要解决的技术问题。

现阶段使用机械臂翻转马桶盖的技术为空白。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可翻转物体的翻转跟随轨迹规划方法、装置及系统。

根据本发明提供的一种可翻转物体的翻转跟随轨迹规划方法，包括：

步骤S1：安装有机械臂的底盘导航至可翻转物体的附近位置；

步骤S2：机械臂控制视觉系统拍照，根据视觉提供的周围环境位置，采用自动路径规划方法，自动计算生成可翻转物体的翻转过程的位置姿态路径；

步骤S3：对生成的路径进行轨迹插补，生成位置控制下的位置点，采用力控制技术和位置控制相结合的阻抗控制方法实现可翻转物体的盖的翻转动作。

优选地，在所述步骤S2中：

机械臂控制视觉拍照，视觉计算得到可翻转物体的附近的局部地图信息，包括位置点，并通过mqtt协议将点位数据发给机械臂控制系统，发送数据包括posA、posB、posC、posE、posF、posG，发送数据包括posA、posB、posC、posE、posF、posG，其中posA表示可翻转物体的盖的翻转轴线上第一个点；posB表示可翻转物体的盖翻转轴线上第二个点；posC可翻转物体的盖前方点位,即机械臂末端夹持的点位；posE和posF表示可翻转物体的后盖外边沿的两个角点；posD为posE与posF的中间点；posG为可翻转物体的侧边墙壁面和posE、posF形成的直线的交点；

posC为可翻转物体的盖前方点位，也是机械臂末端抓取点位，计算可翻转物体的盖翻转之后的圆弧末端点posC_1；计算翻转过程中posC，posC_1的姿态；

计算确定了圆弧路径的始末位置和姿态之后，接着进行速度规划以及轨迹插补，生成中间位置点；速度规划方法采用T型速度规划或S型速度规划。