[发明专利]基于改进RRT算法的机械臂抓取散乱堆放活塞运动规划方法

摘要

一种基于改进RRT算法的机械臂抓取散乱堆放活塞运动规划方法。先采用D‑H法描述六轴机械臂的位姿，然后计算得到六轴机械臂的D‑H模型；再建立活塞毛坯上料平台的ROS仿真系统：最后主要利用改进的RRT算法完成机械臂的运动规划：改进的RRT算法将规划过程分为两个阶段，在第一阶段解决障碍活塞导致的避障问题和提高算法的规划速度，分成三个步骤，第一步骤对目标活塞周围区域进行3D；第二阶段是引入瞬态测试和细化控制函数，并构造路径最短原则，从而提高改进的RRT算法规划的路径质量；本发明适用于机械臂抓取散乱堆放活塞，节省了规划的时间。

主权项

1.一种基于改进RRT算法的机械臂抓取散乱堆放活塞运动规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、采用D‑H法描述六轴机械臂的位姿，建立六轴机械臂的连杆坐标系，确定六轴机械臂的D‑H参数，然后计算得到六轴机械臂的D‑H模型；步骤2、建立活塞毛坯上料平台的ROS仿真系统：2.1)设计整个ROS仿真系统的结构图；2.2)通过编写URDF文件，描述仿真系统中的机械臂的各个关节和各个平台的位置，以及各个零件之间的连接状况，再设计仿真系统的节点图，控制仿真系统内的各个节点之间的通信；步骤3、利用改进的RRT算法完成机械臂的运动规划：改进的RRT算法将规划过程分为两个阶段，在第一阶段解决障碍活塞导致的避障问题和提高算法的规划速度；第二阶段是引入瞬态测试和细化控制函数，并构造路径最短原则，从而提高改进的RRT算法规划的路径质量，改进的RRT算法包括以下步骤：3.1)获取目标活塞周围区域的点云Cloudgoal和机械臂的初始姿态qinit，以及图像识别出的目标活塞的位姿pgoal，通过对目标活塞周围区域的点云进行3D建图得到Octrees模型；3.2)根据当前目标工件的位姿pgoal和机械臂手爪与Octrees模型碰撞检测的结果，确定出机械臂在抓取目标工件时的姿态qgoal和抓取方向dirgoal；3.3)在轨迹规划中引入一个机械臂的预姿态qpr，并记该位置点为预姿态点Pr，设Pr点与目标点之间的距离为l，路径点的数量为Num，通过空间坐标转换公式的计算出从Pr点到目标点之间的路径点，从而完成第一阶段的规划；3.4)第二阶段是在原有的RRT算法的基础上，引入瞬态测试和细化控制函数，并构造路径最短原则，规划出从Pr点到作业原点之间的路径。