[发明专利]机械臂避障路径规划方法、系统及存储介质

说明书

本申请适用于机械臂避障路径规划技术领域，提供了一种机械臂避障路径规划方法、系统及存储介质，方法包括：获取机械臂的初始参数；计算出执行末端的第一运动方向；计算出执行末端的当前位置；确定机械臂的当前碰撞状态；确定当前位置所处的当前区域；其中，当前区域包括安全区域；若当前区域为安全区域且碰撞状态为未发生碰撞状态，则将预设步进长度与预设步进增益因子的乘积作为预设步进长度，将当前位置作为初始位置，并执行根据初始位置、预设步进长度和第一运动方向计算出执行末端的当前位置；确定当前位置为目标位置，将得到的执行末端的轨迹作为规划路径。使得机械臂的执行末端能够快速且有效地到达目标点。

技术领域

本申请涉及机械臂避障路径规划技术领域，特别涉及一种机械臂避障路径规划方法、系统及存储介质。

背景技术

工业机械臂的避障路径规划是指在给定障碍物和目标点的前提下，规划处由起始点到目标点的最优无碰撞路径。最优是指时间最短、轨迹最稳定光滑、路径最短、结果最精确以及安全系数最高，这样才能使机械臂平稳地工作，降低关节间的磨损。传统的路径规划方法包括人工势场法和快速搜索随机树法。

人工势场法是指在空间内构造虚拟力的路径规划方法，把机械臂的运动视为一种合力驱动下的运动，目标点对其产生吸引力，力的大小随着距离的减小而减小，障碍物对其产生斥力，斥力的大小与距离成反比。该方法缺乏全局信息，易陷入局部最小值。例如，目标点的附近存在障碍物，存在障碍物对机械臂的斥力与目标点对机械臂的引力相同的情况，但是该点并未到达目标点，而此时机械臂停止运动，则会导致机械臂避障路径规划目标物体的失败。

快速搜索随机树是一种树形数据存储结构和算法，通过递增的方法建立，并快速减小随机选择点同树的距离，可以有效的搜索空间的目标。然而，这种方法在规划机械臂的路径时，由于其算法随机性较强、没有目的性的原因，使得在规划避障路径时效率较低。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本申请提出一种机械臂避障路径规划方法、系统及存储介质，使得机械臂的执行末端能够快速且有效地到达目标点。

本申请的第一方面，提供了一种机械臂避障路径规划方法，包括：获取机械臂的初始参数；其中，初始参数包括机械臂的执行末端的初始位置；根据初始参数和目标位置计算出执行末端的第一运动方向；根据初始位置、预设步进长度和第一运动方向计算出执行末端的当前位置；根据预设的障碍物模型、机械臂模型和当前位置确定机械臂的当前碰撞状态；其中，当前碰撞状态包括发生碰撞状态和未发生碰撞状态；确定当前位置所处的当前区域；其中，当前区域包括安全区域；若当前区域为安全区域且碰撞状态为未发生碰撞状态，则将预设步进长度与预设步进增益因子的乘积作为预设步进长度，将当前位置作为初始位置，并执行根据初始位置、预设步进长度和第一运动方向计算出执行末端的当前位置；确定当前位置为目标位置，将得到的执行末端的轨迹作为规划路径。

根据本申请第一方面实施例的机械臂避障路径规划方法，至少具有如下有益效果：根据机械臂执行末端的初始位置和目标位置，可以得到执行末端的第一运动方向；而根据预设步进长度、执行末端的初始位置和第一运动方向，可以得到执行末端移动预设步进长度后的当前位置；而根据障碍物模型、机械臂模型和当前位置，可以确定机械臂在当前位置的碰撞状态；根据障碍物模型和执行末端的当前位置，可以确定执行末端当前位置所处的当前区域，在执行末端的当前位置所处的当前区域为安全区域且机械臂在当前位置的碰撞状态为未发生碰撞状态时，通过在安全区域设置预设步进增益因子，在安全区域，可以得到变化的步进长度，从而目的性更强，执行末端更加快速的到达目标位置，使得规划路径的效率更高。