[发明专利]一种机器人笛卡尔空间的运动规划方法

权利要求书

1.一种机器人笛卡尔空间的运动规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、对机器人环境进行初始化，获取机器人的初始状态信息，通过定位系统和/或作业任务要求获取机器人周边环境和任务目标的状态信息；

S2、根据作业任务要求选取规划路径点，依据平面公理通过数学建模方法确定目标规划点、规划路径点、机器人基坐标系原点所构成的空间平面；并根据作业任务要求依次规划在所述空间平面内从预规划点到目标规划点的规划路径点，获得从预规划点到目标规划点的规划路径点的空间路径；

S3、当作业环境中不存在障碍时，根据作业任务要求规划耦合步骤S2最后所述的空间路径的位置信息的、位于步骤S2中所述的空间平面和/或其相交面上的末端执行器的接近矢量，使其依次经由步骤S2中所述的空间路径，接着依据姿态表示方法并结合接近矢量表示出姿态的空间信息；

当作业环境中存在障碍时，根据障碍物空间位置信息，步骤S2中要根据作业任务的需要选取适当的规划路径点使得机器人获得无碰撞运动的空间路径，再依次按照步骤S3规划连续无碰撞的姿态，然后驱动机器人完成到达作业目标规划点的运动过程；

当作业环境中存在障碍时，所述规划路径点还需结合障碍物空间位置信息来选取，所述目标规划点、规划路径点、基坐标系原点所构成的空间平面包括与竖直平面存在倾角的倾斜平面；

目标规划点、规划路径点、基坐标系原点所构成的空间平面根据空间中不同位置的障碍物，空间平面为依据规划路径点的选取不同处于动态变化地选取；

S4、结合步骤S2中所述的空间路径的位置信息和步骤S3中所述姿态的空间信息，驱动机器人完成到达作业目标规划点的运动过程。

2.根据权利要求1所述的一种机器人笛卡尔空间的运动规划方法，其特征在于：步骤S1中所述机器人的初始状态信息包括下列至少之一：机器人的初始位置姿态信息和/或关节角信息。

3.根据权利要求1所述的一种机器人笛卡尔空间的运动规划方法，其特征在于：步骤S2中所述的目标规划点可为任务目标的空间位置和/或根据工艺要求距离任务目标一定距离的空间位置；

步骤S2中所述的预规划点可为初始状态下的机器人末端执行器所处的位置和/或机器人末端执行器相对于初始状态下向目标规划点移动一定距离的位置；

步骤S2中所述的规划路径点为根据作业任务要求而选取与目标规划点和基坐标系原点不共线的空间点。

4.根据权利要求1所述的一种机器人笛卡尔空间的运动规划方法，其特征在于：所述步骤S2和步骤S3之间还包括S21：根据作业任务要求，通过数学建模方法构建从预规划点到目标规划点的空间路径的曲线方程。

5.根据权利要求1所述的一种机器人笛卡尔空间的运动规划方法，其特征在于：步骤S3和步骤S4中所述姿态的空间信息包括方位矢量和法向矢量。

6.根据权利要求1所述的一种机器人笛卡尔空间的运动规划方法，其特征在于：当作业环境中存在障碍时，所述步骤S3和步骤S4之间还包括步骤S31：

根据规划路径点的空间路径的位置信息及所规划的姿态的空间信息反解出机器人各个关节的运动角度，通过运动学正解计算出各关节的空间信息以及固结连杆和机器人周边设备的空间信息，判断机器人各个关节、固结连杆和周边设备是否与障碍物存在干涉，若不存在干涉，则规划良好，进而进入到步骤S4；若存在干涉，则循环步骤S31重新规划姿态。