[发明专利]一种基于多个控制点的空间机器人避撞方法

摘要

本发明提供一种基于多个控制点的空间机器人避撞方法，轨迹规划时机械臂关节角速度平滑，避免其发生不连续，能够抑制由单个控制点跳变引起的振动问题。上述方法包括：(1)将障碍物处理成由三角面构成的非凸多面体，将机械臂处理成线段，确定描述线段与三角形之间的碰撞检测算法，得到机械臂和障碍物之间距离最近的一对控制点；(2)建立空间机器人考虑避撞任务的多任务运动学方程；(3)建立空间机器人的避撞约束条件，结合(2)的运动学方程进行避撞求解；(4)根据多个控制点的参数设计调整新控制点参数，结合(2)的运动学方程进行避撞求解；(5)根据多个控制点对一个障碍物的避撞求解，对空间机器人的机械臂进行多障碍物的避撞控制。

主权项

1.一种基于多个控制点的空间机器人避撞方法，其特征在于，包括，步骤一，将障碍物处理成由三角面构成的非凸多面体，将机械臂处理成线段，确定描述线段与三角形之间的碰撞检测算法，得到机械臂和障碍物之间距离最近的一对控制点；步骤二，建立空间机器人考虑避撞任务的多任务运动学方程；步骤三，基于一对控制点建立空间机器人的避撞约束条件，结合步骤二得到的运动学方程进行避撞求解；步骤四，基于多个控制点建立新控制点的运动信息，根据多个控制点的参数设计调整新控制点参数，结合步骤二得到的运动学方程进行避撞求解；步骤五，根据多个控制点对一个障碍物的避撞求解，按空间机器人机械臂与障碍物的距离远近加入权重因子，对空间机器人的机械臂进行多障碍物的避撞控制；步骤一的具体步骤如下，步骤1.1，定义严格凸目标和Voronoi区域，定义严格凸目标，令表示三维空间R³一个闭集，是的内部，对于且0＜λ＜1，当且仅当时，认为是严格凸的；定义Voronoi区域，VR(Y)表示特征为Y的Voronoi区域；关于特征为Y的一个Voronoi区域为相比于任何其它特征，最靠近特征Y的点集；步骤1.2，根据严格凸目标和Voronoi区域的定义，障碍物不是严格凸目标，将其处理成由若干三角形基础面组成的多面体；根据三角形的七个特征，三角形的面、三条边以及三个顶点，通过一个三角形将三维空间分为七个Voronoi区域，当一条线段位于三角形的不同Voronoi区域时，利用不同的函数计算距离最近的一对控制点；当一条线段位于不止一个Voronoi区域中时，利用VR_clip算法搜索距离最近的一对控制点。