[发明专利]五自由度机械臂笛卡尔空间直线轨迹规划方法及装置

权利要求书

1.一种五自由度机械臂笛卡尔空间直线轨迹规划方法，其特征在于，所述方法包括：

获取五自由度机械臂的直线轨迹的初始点位姿数据和末端点位姿数据，以及获取所述五自由度机械臂采用所述直线轨迹运行的运动数据；所述运动数据包括最大速度、最大加速度和加加速度；

基于所述初始点位姿数据、所述末端点位姿数据和所述运动数据，确定s型速度规划类型，并得到相应的速度规划数据；所述s型速度规划类型包括七段式速度规划、六段式速度规划、五段式速度规划和四段式速度规划；

对所述速度规划数据进行处理，得到所述直线轨迹中各插值点位姿数据；

基于所述五自由度机械臂的逆运动学模型，分别处理各所述插值点位姿数据，相应得到各插值点关节角度数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述初始点位姿数据、所述末端点位姿数据和所述运动数据，确定s型速度规划类型的步骤包括：

采用齐次变换矩阵模型处理所述初始点位姿数据和所述末端点位姿数据，得到所述直线轨迹的距离数据；

根据所述距离数据、所述最大速度、所述最大加速度和所述加加速度，确定s型速度规划条件；

基于所述s型速度规划条件，选择相应的s型速度规划类型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述速度规划数据进行处理，得到所述直线轨迹中各插值点位姿数据的步骤，包括：

获取所述直线轨迹的插值点采样周期；

基于所述插值点采样周期，根据位移数据和所述距离数据得到各插值点的归一化因子；其中，所述位移数据为基于所述速度规划数据得到；

分别采用各所述归一化因子对所述初始点位姿数据和所述末端点位姿数据进行处理，得到各所述插值点位姿数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

对所述速度规划数据进行积分处理，得到所述位移数据。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述五自由度机械臂的逆运动学模型，分别处理各所述插值点位姿数据，相应得到各插值点关节角度数据的步骤之前包括：

获取所述五自由度机械臂的D-H模型；

采用齐次变换矩阵模型对所述D-H模型进行处理，得到所述五自由度机械臂的正运动学模型；

对所述正运动学模型进行逆解，得到所述逆运动学模型。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述五自由度机械臂的逆运动学模型，分别处理各所述插值点位姿数据，相应得到各插值点关节角度数据的步骤包括：

获取所述五自由度机械臂中第五关节在所述直线轨迹下的初始点关节角度和末端点关节角度；

根据所述初始点关节角度和所述末端点关节角度，将各所述插值点位姿数据分别代入所述逆运动学模型中进行处理，并在相应的处理结果满足关节角限制条件的情况下，分别得到各插值点对应的所述五自由度机械臂中第二关节的关节角度、所述五自由度机械臂中第三关节的关节角度和所述五自由度机械臂中第四关节的关节角度。

7.一种五自由度机械臂笛卡尔空间直线轨迹规划装置，其特征在于，所述装置包括：

数据获取模块，用于获取五自由度机械臂的直线轨迹的初始点位姿数据和末端点位姿数据，以及获取所述五自由度机械臂采用所述直线轨迹运行的运动数据；所述运动数据包括最大速度、最大加速度和加加速度；

速度规划模块，用于基于所述初始点位姿数据、所述末端点位姿数据和所述运动数据，确定s型速度规划类型，并得到相应的速度规划数据；所述s型速度规划类型包括七段式速度规划、六段式速度规划、五段式速度规划和四段式速度规划；

位姿确定模块，用于对所述速度规划数据进行处理，得到所述直线轨迹中各插值点位姿数据；

关节角度确定模块，用于基于所述五自由度机械臂的逆运动学模型，分别处理各所述插值点位姿数据，相应得到各插值点关节角度数据。