[发明专利]一种人机协作下的机械臂轨迹生成与修正方法

说明书

本发明提出了一种人机协作下的机械臂轨迹生成与修正方法，包括：步骤S1，利用RVIZ人机界面设置初始目标点和控制模式；步骤S2，根据所述初始目标点和控制模式进行路径生成及调整，包括：将初始目标点投影于示教轨迹平面，再利用罗德里格旋转公式生成三维路径；步骤S3，针对存在多种形状障碍物的复杂操作环境，通过插入交互点对轨迹形状进行修正的方法进行轨迹平滑；步骤S4，针对得到的轨迹点采用机械臂逆运动学求解，得到目标关节角度；步骤S5，对目标关节角度进行仿真，得到运动过程关节角度，将所述运动过程关节角度返回值RVIZ人机界面。

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，特别涉及一种人机协作下的机械臂轨迹生成与修正方法。

背景技术

在人机交互场景中，机器人周围的环境是复杂和动态的，在这种环境下机器人传统的轨迹规划技术容易和环境发生碰撞，产生安全事故。为保证机器人能够在动态复杂的生活环境中完成机械臂操作任务，如抓取物体，机器人需要具有一定的避障能力。目前已有的技术方案主要包括以下两种：

1、全局避障算法

该算法由于需要全局建模或搜索最优解，计算过程比较耗时、实时性低。

2、局部避障算法

该算法主要采用 DMP 模型结合人工势场法，该技术需要具体的障碍物信息来计算障碍物附近的排斥力，为了简便计算，障碍物全部用包络球表示．但当障碍物形状与球形相差较大时，包络球占据较大的有效工作空间，可能会造成无解。

上述技术方式的主要缺陷与不足在于：计算过程比较耗时、实时性低，不灵活，需要多次学习人体避障动作，过程相对复杂。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种人机协作下的机械臂轨迹生成与修正方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种人机协作下的机械臂轨迹生成与修正方法，包括如下步骤：

步骤S1，利用RVIZ人机界面设置初始目标点和控制模式；

步骤S2，根据所述初始目标点和控制模式进行路径生成及调整，包括：将初始目标点投影于示教轨迹平面，再利用罗德里格旋转公式生成三维路径；

步骤S3，针对存在多种形状障碍物的复杂操作环境，通过插入交互点对轨迹形状进行修正的方法进行轨迹平滑；

步骤S4，针对得到的轨迹点采用机械臂逆运动学求解，得到目标关节角度；

步骤S5，对目标关节角度进行仿真，得到运动过程关节角度，将所述运动过程关节角度返回值RVIZ人机界面。

进一步，在所述步骤S3中，采用双抛物线插值算法使修正后的轨迹平滑。

进一步，在所述步骤S3中，所述通过插入交互点对轨迹形状进行修正的方法进行轨迹平滑,包括：在初始生成轨迹附近均匀加入调节交互点，在生成轨迹上提取离所有交互点最近的点作为调整点，基于调整点和交互点的距离采用双抛物线插值算法进行轨迹的修正。

进一步，在所述步骤S1中，所述控制模式为设置机械臂开环控制或闭环控制。

进一步，在所述步骤S2中，所述生成三维路径，包括：初始目标点投影于示教平面，根据示教平面内的示教轨迹生成中间轨迹，利用初始目标点和中间轨迹，通过罗德里格旋转公式生成三维路径。

进一步，在所述步骤S4中，通过机器人逆解器，输入轨迹点的笛卡尔坐标就能输出关节角度。

进一步，在所述步骤S5中，采用Gazebo物理仿真平台进行仿真，利用Gazebo内部采样算法得到运动关节角度。