[发明专利]复杂环境下焊接机器人无碰撞路径规划方法及装置

说明书

本发明涉及一种复杂环境下焊接机器人无碰撞路径规划方法及装置、计算机设备、计算机可读存储介质，该方法包括：初始化并进行建模；在第一节点树和第二节点树上分别扩展节点；其中第一节点树以焊接路径的起始点为根节点，第二节点树以焊接路径的终止点为根节点，扩展节点时根据路径搜索环境的复杂程度选择扩展方式；判断根据第一节点树和第二节点树上的节点是否能够获得一条从起始点到终止点的无碰撞路径；将无碰撞路径作为初始路径，对初始路径进行插值处理；对完成插值后的路径进行后处理优化，获得无碰撞的最短路径；返回最短路径。本发明提供的路径规划方法通用性强，具有较高的效率和鲁棒性，能够适应不同的复杂路径规划环境。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种复杂环境下焊接机器人无碰撞路径规划方法及装置、计算机设备、计算机可读存储介质。

背景技术

焊接机器人的路径规划问题可以被描述为寻找一条从焊接的起始点到终止点的无碰撞路径。通常情况下，无碰撞的路径长度越短，说明规划效果越好，焊接作业的效率就越高。通过无碰撞路径规划方法来规划出合理的跳转路径，不仅能够有效地提升焊接效率，还能提高生产过程的智能化程度，降低人力成本。目前，焊接机器人的路径规划过程主要通过人工示教完成，非常依赖工程师的自身经验，而当面对复杂焊接环境且焊缝较多的情况时，人工规划比较耗时，并且质量无法得到保证。

发明内容

本发明的目的是针对上述至少一部分不足之处，提供一种高效的弧焊机器人避障路径规划方法，能够在复杂环境下快速搜索出尽可能短的焊接路径，提高焊接效率，为实际场景下的焊接作业提供有效指导。

为了实现上述目的，本发明提供了一种复杂环境下焊接机器人无碰撞路径规划方法，包括如下步骤：

S1、初始化并对环境中的障碍物进行建模；

S2、在第一节点树和第二节点树上分别扩展节点；其中，第一节点树以焊接路径的起始点为根节点，第二节点树以焊接路径的终止点为根节点，扩展节点时，根据路径搜索环境的复杂程度选择扩展方式；

S3、判断根据所述第一节点树和所述第二节点树上的节点是否能够获得一条从所述起始点到所述终止点的无碰撞路径，是，则继续执行下一步骤，否，则返回上一步骤；

S4、将所述无碰撞路径作为初始路径，对所述初始路径进行插值处理；

S5、对完成插值后的路径进行后处理优化，获得无碰撞的最短路径；

S6、返回所述最短路径。

优选地，所述步骤S2中，扩展节点时，根据路径搜索环境的复杂程度选择扩展方式，在满足复杂性判定条件时，采用随机采样来扩展节点，否则采用目标偏向概率采样来扩展节点；

若扩展节点后无碰撞，则更新扩展的新节点及周围节点的父节点。优选地，所述复杂性判定条件包括：

p_rand＜p_a，

其中，

p_rand为随机采样概率，p_a为根据T_failed计算得到的判定概率，T_failed为碰撞检测失败的次数。

优选地，碰撞检测失败包括焊枪碰撞检测失败与机械臂碰撞检测失败。

优选地，所述步骤S5中，对完成插值后的路径进行后处理优化时，利用三角不等式原理，在完成插值后得到的各个路径点中，连接尽可能长距离且无碰撞的路径点。

优选地，所述步骤S1中，对环境中的障碍物进行建模包括对焊接工件和夹具进行建模。

本发明还提供了一种复杂环境下焊接机器人无碰撞路径规划装置，包括：