[发明专利]专用机器人运动规划硬件及其制造和使用方法

权利要求书

1.一种或多种计算机可读存储介质，具有存储在其上的指令，当由一计算系统执行时，在离线部分期间将所述计算系统指向至至少：

接收一个机器人描述，其包括一个机器人的碰撞几何形状，所述机器人的每个关节的自由度和所述机器人的关节限度；

接收一个场景描述；

使用所述机器人描述和所述场景描述生成一个图形，所述图形包括多个节点和多个边缘，任一所述边缘对应连接两个所述节点；和

对于所述图形的每个边缘，生成一个碰撞检测单元，其包括一个电路，如果障碍物处于运行时环境中，所述电路则会指示与所述边缘碰撞的障碍物的所有部分。

2.根据权利要求1所述的介质，其特征在于，所述图形是一概率路线图。

3.根据权利要求1所述的介质，其特征在于，为所述图形的每个边缘生成所述碰撞检测单元的所述指令包括所述电路，将所述计算系统直接指向至至少：

如果在运行时环境中会与所述边缘碰撞，识别图形中可能与所述障碍物中一个的每个部分碰撞的所有可能的边缘；以及

为每个边缘生成一个OR电路，对边缘可能碰撞的障碍物的部分进行ORing表示；并且可选地优化OR电路以减少形成OR电路的门数。

4.根据权利要求1所述的介质，其特征在于，所述碰撞检测单元的电路包括：逻辑门。

5.根据权利要求1所述的介质，还包括指令，所述指令将计算系统直接指向至至少：

在为每个边缘生成所述碰撞检测单元之前，从所述图形中缩减多个边缘或节点，其特征在于，所述场景描述包括：一固定场景，一障碍物分布，一启动机器人姿态的分布以及一目标姿势分布，其中所述指令将所述计算系统直接指向至至少：

使用一个元组的所述固定场景，从障碍物分布中选择的一定数量的障碍物，由启动机器人姿态中所选择的一个启动机器人姿态，以及从目标姿态分布中选出的目标姿态，生成多个问题实例；

对于每个问题实例，评估相对于找到最小解路径的每个边缘的一个贡献因子；并且

基于这些边缘的所述贡献因子去除所述图形的边缘。

6.一种实时部分中机器人运动规划方法，包括：

在一个运动规划硬件包括多个电路，每个所述电路用于预计算图形数据结构的每个对应的边缘所表示机器人的可能运动，接收从机器人的传感器系统捕获的环境和目标位置的数据，表示环境中障碍物部分的数据；

其中，预计算的所述图形数据结构包括多个边缘，每个所述边缘对应一个所述电路，每个所述电路可操作以确定由其对应的所述边缘表示的各个可能的运动中的一个是否导致碰撞；

通过所述运动规划硬件去除被指示为与障碍物的一部分发生碰撞的所述图形数据结构的边缘；和

确定一个法定运动计划。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，确定所述法定运动计划包括：

在通过所述机器人运动规划硬件，在移除被指示为与障碍物的部分碰撞的图形数据结构的边缘之后，执行所述图形数据结构的搜索，以便在所述机器人的当前位置与沿剩余图形数据结构的边缘的目标位置之间的最短路径。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述图形数据结构的每个边缘的所述电路包括一个布尔电路，其中，所述数据包括表示所述环境中的所述障碍物的所述部分的3D点，所述方法包括：

对于表示障碍物的部分的3D点的每个3D点，通过每个布尔电路并行处理3D点，每个布尔电路接收3D点并输出与该布尔电路相对应的边缘的碰撞的指示或不碰撞的指示；

其中，通过所述运动规划硬件将所述图形数据结构的边缘移除为具有与所述障碍物的所述部分的碰撞的步骤包括：

从所述图形数据结构中，从其对应的布尔电路中去除具有碰撞指示的边缘。