[发明专利]一种机械臂避障路径规划方法及系统

说明书

本发明涉及机械臂技术领域，尤其是指一种机械臂避障路径规划方法及系统，其包括获取机械臂的初始参数和目标位置，计算出机械臂执行时的运行路径，在三维空间将机械臂采用圆柱体包络法进行建模，形成第一圆柱体区域，对第一圆柱体区域进行延伸；获取机械臂运动路径模型，形成第二圆柱体区域，将第二圆柱体区域对第一圆柱体区域进行分隔，得到n个机械臂的可运行空间区域；当前障碍物为静态障碍物时，执行下述步骤，当前障碍物为动态障碍物时，机械臂停止执行；对静态障碍物进行建模，形成球体区域；从未重合的空间区域中，进行执行。本申请的一种机械臂避障路径规划方法及系统计算简单，安全性能高，适用于可延伸非折臂机械臂。

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，尤其是指一种机械臂避障路径规划方法及系统。

背景技术

工业机械臂是拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置。它可把任一物件或工具按空间位姿(位置和姿态)的时变要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求。如夹持焊钳或焊枪，对汽车或摩托车车体进行了点焊或弧焊；搬运压铸或冲压成型的零件或构件；进行激光切割；喷涂；装配机械零部件等等。

工业机械臂除了常用的折臂式机械臂外，还有可延伸的非折臂机械臂，可延伸的非折臂机械臂的造价相对常用的折臂式机械臂更低，其结构和算法更为简便，同样的常用的折臂式机械臂避障路径规划方法及系统的结构复杂，运行成本高，所以基于此，需要对可延伸非折臂机械臂开发新的机械臂避障路径规划方法及系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种机械臂避障路径规划方法及系统，该机械臂避障路径规划方法及系统计算简单，安全性能高，适用于可延伸非折臂机械臂。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种机械臂避障路径规划方法，其包括

获取当前时刻机械臂的初始参数和目标位置，计算出机械臂在不受干扰的条件下执行时的运行路径，

在三维空间将机械臂采用圆柱体包络法进行建模，形成第一圆柱体区域，得到机械臂模型，并根据机械臂的可活动范围，对第一圆柱体区域进行延伸；

同样采用圆柱体包络法进行建模，获取机械臂运动路径模型，形成第二圆柱体区域，将第二圆柱体区域对第一圆柱体区域进行分隔，得到n个机械臂的可运行空间区域，n个机械臂的可运行空间区域根据机械臂到目标位置的路径长短进行排序；

根据障碍物的运动状态分为静态障碍物和动态障碍物，通过传感器进行实时感知，当前障碍物为静态障碍物时，执行下述步骤，当前障碍物为动态障碍物时，机械臂停止执行；

在三维空间采用球体包络法对静态障碍物进行建模，得到障碍物模型，形成球体区域；

将球体区域与第一圆柱体区域进行对比，判断球体区域是否超越第一圆柱体区域的边界，若超越，则机械臂停止运行，当球体区域不超越第一圆柱体区域时，将球体区域与第二圆柱体区域进行对比，得到未与第二圆柱体重合的空间区域，机械臂遵从就近原则，从未重合的空间区域中，获取机械臂运行路径，进行执行。

进一步地，所述动态障碍物通过传感器实时感知的同时，结合地图差分法，根据障碍物在不同时刻与机械臂的相对位置关系来求解障碍物的运动信息，动态障碍物会随时间变化，发生变化的部位即为动态障碍物。

进一步地，所述传感器的传感范围为第一圆柱体区域范围。

进一步地，所述传感器可采用高清摄像机。

进一步地，所述运行路径包括最短路径和最长路径，以及位于最短路径和最长路径之间的中间路径。

本发明还提供了一种机械臂避障路径规划系统，其包括

参数获取模块，获取当前时刻机械臂的初始参数和目标位置，计算出机械臂在不受干扰的条件下执行时的运行路径，