[发明专利]一种基于分解速度规划算法的移动物体抓取方法

摘要

本发明公开了一种基于分解速度规划算法的移动物体抓取方法。在已知移动物体状态的情况下基于分解速度规划算法先实现机械臂末端对移动物体的稳定跟踪，在稳定跟踪之后再对物体进行抓取操作。该算法基于移动物体和机械臂的状态建立分解坐标系，并分别在分解坐标系的x、y和z轴上规划能在约束机械臂的最大速度和最大加速度的情况下以最短时间实现跟踪目标的加速度指令，进而在较短的时间内实现机械臂末端对移动物体的稳定跟踪从而进行抓取操作，在一定程度上解决了传统跟踪算法由于收敛速度较慢从而可能导致抓取失败的问题。

主权项

1.一种基于分解速度规划算法的移动物体抓取方法，其特征在于，该方法通过机械臂抓取目标移动物体，该方法包括以下步骤：(1)获取机械臂的状态信息，包括机械臂各个关节的位置和速度；获取移动物体的状态信息，包括移动物体的位置和速度；(2)通过步骤(1)获得的移动物体和机械臂状态信息，使用分解速度规划算法得到机械臂末端的加速度指令，并由此计算得到机械臂末端的速度指令；所述分解速度规划算法具体为：将机械臂末端视为质点A，移动物体视为质点B；定义分别为质点A的速度和加速度，分别为质点B的速度和加速度；以A为原点，先由和定义出x‑y平面；令定义y轴与同向，即为在y轴上的投影，当时，用代替式中的令定义x轴与同向，即为在x轴上的投影，当时，则定义x轴为与y轴垂直的任意方向；z轴的方向则可由右手定则得到；在约束质点A的最大速度Vmax与最大加速度amax的情况下，对质点A的加速度作以下规划：a).规划质点A在x轴方向上的加速度使得A以最短的时间沿着x轴方向移动后b).规划质点A在y轴方向上的加速度使得A以最短的时间沿着y轴方向移动后其中为质点B在这个过程中的位移；c).规划质点A在z轴方向上的加速度使得A在最短的时间内在z轴方向上的速度并保持，以保证由和构成的x‑y平面保持不变；(3)通过机械臂的模型及其状态计算雅各比矩阵，将步骤(2)获得的机械臂末端速度指令转换为机械臂每个关节的速度指令，从而控制机械臂跟踪移动物体，并在稳定跟踪后进行抓取操作。