本发明专利技术涉及一种基于任务空间的机器人实时运动自碰撞避免控制方法，该方法包含对机器人的末端轨迹跟踪，具体包括以下步骤：1)根据机器人的三维几何信息利用包围体进行建模，将机器人的身体分割为不同的区域块，对每两个区域块所构成的区域对进行自碰撞检测；2)若检测到区域对会发生自碰撞，则在任务空间内增加一个用于调整运动轨迹的自碰撞避免任务；3)同时完成自碰撞避免任务和末端轨迹跟踪任务。与现有技术相比，本发明专利技术可以在机器人实时运动规划的过程中，避免自碰撞的发生，促进了机器人的现场应用。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，该方法包含对机器人的末端轨迹跟踪，具体包括以下步骤：1)根据机器人的三维几何信息利用包围体进行建模，将机器人的身体分割为不同的区域块，对每两个区域块所构成的区域对进行自碰撞检测；2)若检测到区域对会发生自碰撞，则在任务空间内增加一个用于调整运动轨迹的自碰撞避免任务；3)同时完成自碰撞避免任务和末端轨迹跟踪任务。与现有技术相比，本专利技术可以在机器人实时运动规划的过程中，避免自碰撞的发生，促进了机器人的现场应用。【专利说明】
本专利技术涉及一种机器人控制方法，尤其是涉及一种基于任务空间的机器人实时运 动自碰撞避免控制方法。
技术介绍
随着机器人技术的发展、机器人应用领域也开始从传统的工厂制造领域拓展到家 庭、医院、老年关怀中心、军事、旅游、运输、勘探、抢险救灾等现场和服务领域。在人类社会 漫长的发展过程中，人类日常生活的环境已逐渐被改造的适合人类感官和行为特性，这就 要求与人类共存并服务于人类的智能机器人能够模仿人类的外观与行为处理事务。自上世 纪70年代初，第一台双足步行机器人WAP-1诞生以来，双足步行机器人技术一直是热点研 究课题之一，人们一直在不断地尝试制造出更加与人类行走类似的双足步行机器人。 在机器人的运动规划过程中，规划目标多为机器人的末端轨迹，但由于并不考虑 机器人的三维几何信息，所以可能导致机器人的自我碰撞，即身体的两个部位发生碰撞。例 如，在行走过程中，摆动的手臂可能会与腿部发生碰撞，这些碰撞可能会导致规划目标不能 完成，甚至使机器人失去平衡或控制，对机器人和工作环境产生损坏。近些年来，很多学者 和机构考虑研究了自碰撞的避免，通过建立避障模型的控制算法，如人工势场法（APF)以 及基于采样的方法，如快速拓展随机树（RRTs)、概率地图（PRMs)等，实现了通过离线学习、 训练的自碰撞避免的方法。这类方法可以对规划的目标轨迹进行学习，使得机器人在进行 轨迹规划的同时，避免了自碰撞。 但是目前对于自碰撞的研究大多集中在采用学习的方法，这类方法对于人型机器 人由于关节多自由度高而产生的高维度配置空间（C-Space)需要花费大量的计算时间，不 适用于实时的运动规划。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于任务空间 的机器人实时运动自碰撞避免控制方法，该方法可以在机器人实时运动规划的过程中，避 免自碰撞的发生，促进了机器人的现场应用。 本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现： -种，该方法包含对机器人 的末端轨迹跟踪，具体包括以下步骤： 1)根据机器人的三维几何信息利用包围体进行建模，将机器人的身体分割为不同 的区域块，对每两个区域块所构成的区域对进行自碰撞检测； 2)若检测到区域对会发生自碰撞，则在任务空间内增加一个用于调整运动轨迹的 自碰撞避免任务； 3)同时完成自碰撞避免任务和末端轨迹跟踪任务。 步骤1)中自碰撞检测的具体过程为： 11)根据机器人的三维几何信息利用包围体进行建模，将机器人的身体分割为不 同的区域块，并将每两个区域块划分为一组区域对； 12)利用最优化方法离线学习产生自碰撞的候选区域对，减少实时检测时需要检 测的区域对数量， 13)采用分离轴方法对候选区域对进行碰撞状态检测。 与现有技术相比，本专利技术通过建立三维空间模型表示，对可能发生自碰撞的区域 块进行检测与预估，同时通过离线学习引入碰撞候选区域对，并通过建立动态的任务空间 分配来同时实现末端轨迹跟踪以及自碰撞避免，使机器人在实时规划的过程中，避免了自 碰撞的发生，促进了机器人的现场应用。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术自碰撞避免的主要流程图； 图2为根据机器人三维几何信息所建立的区域块的集合图； 图3为区域对内距离计算的原理图。 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。 实施例 一种，该方法含对机器人的 末端轨迹跟踪，具体的步骤如图1所示： 1)根据机器人的三维几何信息利用包围体进行建模，将机器人的身体分割为不同 的区域块，对每两个区域块所构成的区域对进行自碰撞检测， 其中，自碰撞检测包括了以下几个步骤： 11)根据机器人的三维几何信息利用包围体进行建模，将机器人的身体分割为N 个区域块 【权利要求】1. 一种，该方法包含对机器人的 末端轨迹跟踪，具体包括以下步骤： 1) 根据机器人的三维几何信息利用包围体进行建模，将机器人的身体分割为不同的区 域块，对每两个区域块所构成的区域对进行自碰撞检测； 2) 若检测到区域对会发生自碰撞，则在任务空间内增加一个用于调整运动轨迹的自碰 撞避免任务； 3) 同时完成自碰撞避免任务和末端轨迹跟踪任务。2. 根据权利要求1所述的一种， 其特征在于，步骤1)中自碰撞检测的具体过程为： 11) 根据机器人的三维几何信息利用包围体进行建模，将机器人的身体分割为不同的 区域块，并将每两个区域块划分为一组区域对； 12) 利用最优化方法离线学习产生自碰撞的候选区域对，减少实时检测时需要检测的 区域对数量； 13) 采用分离轴方法对候选区域对进行碰撞状态检测。【文档编号】B25J9/16GK104097205SQ201310117991【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月7日 优先权日:2013年4月7日 【专利技术者】陈毅鸿, 陈启军 申请人:同济大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于任务空间的机器人实时运动自碰撞避免控制方法，该方法包含对机器人的末端轨迹跟踪，具体包括以下步骤：1)根据机器人的三维几何信息利用包围体进行建模，将机器人的身体分割为不同的区域块，对每两个区域块所构成的区域对进行自碰撞检测；2)若检测到区域对会发生自碰撞，则在任务空间内增加一个用于调整运动轨迹的自碰撞避免任务；3)同时完成自碰撞避免任务和末端轨迹跟踪任务。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈毅鸿，陈启军，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。