[发明专利]机器人曲线路径生成方法、系统、装置和存储介质

说明书

本发明公开了一种机器人曲线路径生成方法、系统、装置和存储介质，其中方法包括以下步骤：获取数据点，对数据点进行顺序标记；按照标记的顺序获取两个数据点组；分别对两个数据点组进行曲线拟合后，获得两条曲线；按照预设方式将获得的两条曲线进行拼接后，获得拼接曲线；按照标记的顺序获取下一组数据点，对下一组数据进行曲线拟合后，获得新的曲线，返回执行步骤S4，直至拟合完所有的数据点，获得机器人的曲线路径。本发明通过将数据点分为多段，再依次将多段曲线进行拼接，从而获得更加平滑的机器人的曲线路径，适应于已知点数量未确定或者点数量较多的自由曲线规划，具有高度可复用性，可广泛应用于机器人运动规划及控制技术领域。

技术领域

本发明涉及机器人运动规划及控制技术领域，尤其涉及一种机器人曲线路径生成方法、系统、装置和存储介质。

背景技术

合理的进行路径规划，有利于提高机器人运动时的平稳性和高速性。自由曲线运动因其具有高柔性的特点，在非规则曲面中得到广泛应用。传统的自由曲线拟合多为一次性拟合所有已知点，从而保证曲线的连续性，该方法适用于已知点数量确定的情况，且当已知数据点数量很多时，一次性拟合所有点将耗费大量时间，不利于应用于实时机器人控制系统。另一方面，一次性拟合所有已知点方法在拟合完成之后的速度规划及插补规划难以形成统一形式，因样条曲线存在曲率极值点，若不加以考虑进行曲线分段，在插补数据点时将出现明显的运动抖动，不符合机器人平稳运动要求。

名词解释：

自由曲线运动：即为样条曲线路径运动，与直线运动，圆弧运动一样，都是机器人的运动方式之一。自由曲线运动因其路径具有高阶可导特性，使得机器人在自由曲线运动中具有高柔性的优点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种自由曲线运动更加平稳的机器人曲线路径生成方法、系统、装置和存储介质。

本发明所采用的第一技术方案是：

一种机器人曲线路径生成方法，包括以下步骤：

S1、获取数据点，对数据点进行顺序标记；

S2、按照标记的顺序获取两个数据点组；

S3、分别对两个数据点组进行曲线拟合后，获得两条曲线；

S4、按照预设方式将获得的两条曲线进行拼接后，获得拼接曲线；

S5、按照标记的顺序获取下一组数据点，对下一组数据进行曲线拟合后，获得新的曲线，返回执行步骤S4，直至拟合完所有的数据点，获得机器人的曲线路径。

进一步，所述步骤S2，具体为：

根据标记的顺序获取连续的n个数据点组成第一数据点组；

根据标记的顺序获取连续的n个数据点组成第二数据点组；

所述第一数据点组在顺序上先与第二数据点组，且第一数据点组与第二数据点组有m个重合的数据点，所述n和m为正整数，且满足1＜m＜n。

进一步，步骤S3中所述是曲线为三次B样条曲线，所述步骤S3，具体为：

对第一数据点组进行拟合后，获得第一B样条曲线；

对第二数据点组进行拟合后，获得第二B样条曲线。

进一步，所述步骤S4，具体为：

在第一B样条曲线中获取第一数据点的一二阶导数，在第二B样条曲线中获取第二数据点的一二阶导数，所述第一数据点为两曲线的第一个重合的数据点，所述第二数据点为第二 B样条曲线中的最后一个数据点；

确定并保持第一个重合的数据点之前的曲线不变；