[发明专利]一种基于RRT算法的双机械臂解耦运动规划方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于RRT算法的双机械臂解耦运动规划方法及系统，包括：利用双向RRT算法分别对每个机械臂进行针对环境静态障碍物的无碰撞路径规划，以确定每个机械臂的第一运行路径节点序列和每个节点对应的时间信息；将每个机械臂的第一运行路径节点序列根据每个节点对应的时间信息进行一一对应，并行碰撞检测，获取碰撞检测结果；当所述碰撞检测结果指示发生碰撞时，将作为主臂的第一机械臂的第一运行路径节点序列作为动态障碍物，重新对作为从臂的第二机械臂进行无碰撞路径规划，以确定最终运行路径节点序列；根据第一机械臂的第一运行路径节点序列、第二机械臂的最终运行路径节点序列和每个节点对应的时间信息确定双机械臂解耦运动规划方案。

技术领域

本发明涉及机器人运动规划技术领域，并且更具体地，涉及一种基于快速搜索随机树(Rapidly-ExploringRandom Trees，RRT)算法的双机械臂解耦运动规划方法及系统。

背景技术

1954年世界上第一台可编程机器人诞生，1959年第一台工业机器人出现，在接下来六十年的时间中机器人技术快速发展，逐渐改变着人们的生产生活方式。如今工业机器人已广泛应用于焊接、搬运、喷涂和装配生产线上。单臂机器人虽然能够完成一般的作业要求，但在技术要求较高的领域，如装配作业，救援抢险，医疗服务等领域，需要机器人可以有更好的协调与灵活性，双臂机器人具有单臂机器人所无法比拟的优势。双臂机器人搬运物体时可以形成闭环运动链，既具有并联机构的刚度与强度又有串联机构的柔性与灵活性。双臂机械手还可以完成更加复杂的任务如：插孔作业、螺栓装配等，因而其具有更高的可操作性。而运动规划方法的好坏决定了双机械臂协作过程的效率高低以及运动的精度和平稳性，影响最终能否完成预期的任务。

双机械臂运动规划算法可以分为集中式与解耦式两类。解耦式的运动规划算法通常无法保证规划的完整性和最优性，但在简单的环境中可以快速的规划出双臂的运动轨迹。

解耦规划的一种思路是基于时变C空间和无碰撞数据库，即利用规划得到的主臂运动轨迹，建立从臂的时变C空间和无碰撞数据库。在从臂的无碰撞数据库中利用搜索算法可以得到无碰撞路径。该方法在C空间维度较低时计算简单方便，但机械臂的自由度超过3时计算量巨大，不易描述障碍物在C空间中的状态。解耦规划的另一类方法则基于采样的路径规划算法如RRT、PRM算法。基于采样的运动规划方法虽然不受构型空间维度的限制，但应用于障碍物环境下的双机械臂系统运动规划时成功率很低。

发明内容

本发明提出一种基于RRT算法的双机械臂解耦运动规划方法及系统，以解决如何快速高效地实现双机械臂解耦运动规划的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种基于RRT算法的双机械臂解耦运动规划方法，所述方法包括：

根据每个机械臂对应的起始构型信息和目标构型信息，利用双向快速搜索随机树RRT算法分别对每个机械臂进行针对环境静态障碍物的无碰撞路径规划，以确定每个机械臂的第一运行路径节点序列和所述第一运行路径节点序列中每个节点对应的时间信息；

将每个机械臂的第一运行路径节点序列根据每个节点对应的时间信息进行一一对应，并根据对应的结果进行碰撞检测，获取碰撞检测结果；

当所述碰撞检测结果指示发生碰撞时，将作为主臂的第一机械臂的第一运行路径节点序列作为动态障碍物，利用单向RRT算法和双向RRT算法重新对作为从臂的第二机械臂进行针对动态障碍物的无碰撞路径规划，以确定所述第二机械臂的最终运行路径节点序列和所述最终运行路径节点序列中每个节点对应的时间信息；

根据所述第一机械臂的第一运行路径节点序列、所述第一机械臂的第一运行路径节点序列中每个节点对应的时间信息、所述第二机械臂的最终运行路径节点序列和所述最终运行路径节点序列中每个节点对应的时间信息确定双机械臂解耦运动规划方案。

优选地，其中所述方法还包括：