开放式机器人轨迹规划控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种开放式机器人轨迹规划控制方法及系统，所述开放式机器人轨迹规划控制方法及系统包括：根据目标定位命令采集目标信息并进行目标定位；根据所述目标定位结果，选择笛卡尔坐标系下的空间直线、平面圆弧、空间圆弧、空间螺旋曲线中的不少于一种轨迹规划方法进行轨迹规划，并对所述轨迹规划进行逆运动学求解和关节空间插值运算，生成运动轨迹控制参数；根据所述运动轨迹控制参数控制所述机械手末端执行器按规划轨迹执行任务。开放式机器人轨迹规划控制方法及系统提高系统通用性，简化复杂轨迹的规划过程，减少执行路径长度，提高系统执行效率，并使机械手运动过渡更平滑。

Trajectory planning control method and system for Open Robot

The invention discloses an open robot trajectory planning method and control system, including the open robot trajectory planning system and control method: according to the target command acquisition target information and target localization; according to the results, select the target location, Decca coordinates space line, arc, arc, space plane the space curve of the spiral is not less than a trajectory planning method of trajectory planning, and the inverse kinematics and trajectory planning of joint space interpolation, motion control parameter generation; according to the trajectory control parameters to control the end effector mission planned trajectory. The open robot trajectory planning control method and system improve the universality of the system, simplify the planning process of complex trajectory, reduce the length of execution path, improve the execution efficiency of the system, and make the manipulator motion transition smoother.

【技术实现步骤摘要】
开放式机器人轨迹规划控制方法及系统
本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种开放式机器人轨迹规划控制方法及系统。
技术介绍
机器人轨迹规划问题是机器人领域中最基本、最重要的课题之一。在非标自动化系统中，例如面向3C(Computer计算机、Communication通信和ConsumerElectronics消费类电子产品)领域的机器人系统，由于机器人模型参数、传感器型号，以及装配工作台尺寸参数都不是固定的，需要根据现场情况决定，这就要求机器人系统组成中的各个模块是可拆卸添加的，各模块组合模式根据任务需求做具体选择，具有很好的可重构性，提高系统通用性。另外，为提高系统执行效率，需要进一步改进机器人运动轨迹规划方法，使机械手运动过渡更平滑，相应产生了机器人的最小时间规划问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种开放式机器人轨迹规划控制方法及系统。为实现上述目的，根据本专利技术实施例的开放式机器人轨迹规划控制方法及系统，所述开放式机器人轨迹规划控制方法包括：根据目标定位命令采集目标信息并进行目标定位；根据所述目标定位结果，选择笛卡尔坐标系下的空间直线、平面圆弧、空间圆弧、空间螺旋曲线中的不少于一种轨迹规划方法进行轨迹规划，并对所述轨迹规划进行逆运动学求解和关节空间插值运算，生成运动轨迹控制参数；根据所述运动轨迹控制参数控制所述机械手末端执行器按规划轨迹执行任务。根据本专利技术的一个实施例，所述空间直线方法具体包括，根据所述目标定位结果的起点坐标pA(x0,y0,z0)、终点坐标pB(x1,y1,z1),并按照等式，计算直线空间矢量；将所述直线空间矢量分成N等份；根据等式，获取所述轨迹规划中各点n对应的坐标；其中：分别为X轴、Y轴和Z轴单位矢量。根据本专利技术的一个实施例，所述平面圆弧规划方法具体包括，根据所述目标定位结果的第一坐标pA1(x1,y1)，第二坐标pb1(x2,y2)和第三坐标pc1(x3,y3)分别根据等式：获取所述轨迹规划中圆的半径；根据等式：x＝-D/2，y＝-E/2，获取所述轨迹规划中圆心坐标；其中：F＝A-Dx1-Ey1。根据本专利技术的一个实施例，所述空间圆弧规划方法具体包括，根据所述目标定位结果的第一坐标P(x1,y1,z1)、第二坐标Q(x2,y2,z2)和第三坐标S(x3,y3,z3)，并根据等式获取所述轨迹规划中圆的圆心O(x0,y0,z0)；根据获取所述轨迹规划中圆的半径R；其中：A＝y1(z2-z3)-z1(y2-y3)+y2z3-y3z2；B＝-x1(z2-z3)+z1(x2-x3)-x2z3+x3z2；C＝x1(y2-y3)-y1(x2-x3)+x2y3-x3y2；D＝-x1(y2z3-y3z2)+y1(x2z3-x3z2)-z1(x2y3-x3y2)；A1＝2(x1-x2)；B1＝2(y1-y2)；C1＝2(z1-z2)；A2＝2(x1-x3)；B2＝2(y1-y3)；C2＝2(z1-z3)；根据本专利技术的一个实施例，所述空间螺旋曲线规划方法具体包括，根据所述目标定位结果若为等半径螺旋线，则按照x＝rcost，y＝rsint，z＝t进行所述轨迹规划；其中：r为螺旋半径，x和y满足x2+y2＝r2，t表示轨迹规划的时间，z是一个与时间相关的函数；若所述目标定位结果为变半径的螺旋线，则按照x＝tcost，y＝tsint，z＝2t进行所述轨迹规划；其中：x和y满足x2+y2＝t2，t表示轨迹规划的时间，z是一个与时间相关的一次函数。为实现上述目的，根据本专利技术实施例还提供一种开放式机器人轨迹规划控制系统，所述开放式机器人轨迹规划控制系统包括：目标定位模块，根据目标定位命令采集目标信息并进行目标定位；运动轨迹控制模块，根据所述目标定位结果，选择笛卡尔坐标系下的空间直线、平面圆弧、空间圆弧、空间螺旋曲线中的不少于一种轨迹规划方法进行轨迹规划，并对所述轨迹规划进行逆运动学求解和关节空间插值运算，生成运动轨迹控制参数；机械手控制器根据所述运动轨迹控制参数控制所述机械手末端执行器按规划轨迹执行任务。根据本专利技术的一个实施例，所述述运动轨迹控制模块包括空间直线规划模块，所述空间直线规划模块具体包括，直线空间矢量模块、矢量划分模块和坐标获取模块。所述直线空间矢量模块根据所述目标定位结果的起点坐标pA(x0,y0,z0)、终点坐标pB(x1,y1,z1),并按照等式，计算直线空间矢量；所述矢量划分模块将所述直线空间矢量分成N等份；所述坐标获取模块根据等式，获取所述轨迹规划中各点n对应的坐标；其中：分别为X轴、Y轴和Z轴单位矢量。根据本专利技术的一个实施例，所述述运动轨迹控制模块包括平面圆弧规划模块，所述平面圆弧规划模块具体包括，半径获取模块和圆心坐标获取模块；所述半径获取模块根据所述目标定位结果的第一坐标pA1(x1,y1)，第二坐标pb1(x2,y2)和第三坐标pc1(x3,y3)根据等式：获取所述轨迹规划中圆的半径；所述圆心坐标获取模块根据等式：x＝-D/2，y＝-E/2，获取所述轨迹规划中圆心坐标；其中：F＝A-Dx1-Ey1。根据本专利技术的一个实施例，所述述运动轨迹控制模块包括空间螺旋曲线规划模块，所述空间螺旋曲线规划模块具体包括，等半径螺旋线规划模块和变半径的螺旋线规划模块；所述等半径螺旋线规划模块根据所述目标定位结果若为等半径螺旋线，则按照x＝rcost，y＝rsint，z＝t进行所述轨迹规划；其中：r为螺旋半径，x和y满足x2+y2＝r2，t表示轨迹规划的时间，z是一个与时间相关的函数；所述变半径的螺旋线规划模块根据所述目标定位结果若为变半径的螺旋线，则按照x＝tcost，y＝tsint，z＝2t进行所述轨迹规划；其中：x和y满足x2+y2＝t2向上螺旋方法，t表示轨迹规划的时间，z是一个与时间相关的一次函数。根据本专利技术的一个实施例，所述述运动轨迹控制模块包括空间圆弧规划模块，所述空间圆弧规划模块具体包括，空间半径获取模块和空间圆心坐标获取模块；所述空间半径获取模块根据所述目标定位结果的第一坐标P(x1,y1,z1)、第二坐标Q(x2,y2,z2)和第三坐标S(x3,y3,z3)根据获取所述轨迹规划中圆的圆心O(x0,y0,z0)；空间圆心坐标获取模块根据获取所述轨迹规划中圆的半径R；其中：A＝y1(z2-z3)-z1(y2-y3)+y2z3-y3z2；B＝-x1(z2-z3)+z1(x2-x3)-x2z3+x3z2；C＝x1(y2-y3)-y1(x2-x3)+x2y3-x3y2；D＝-x1(y2z3-y3z2)+y1(x2z3-x3z2)-z1(x2y3-x3y2)；A1＝2(x1-x2)；B1＝2(y1-y2)；C1＝2(z1-z2)；A2＝2(x1-x3)；B2＝2(y1-y3)；C2＝2(z1-z3)；本专利技术所述开放式机器人轨迹规划控制方法及系统通过根据目标定位命令采集目标信息并进行目标定位；实现了使用目标识别及目标定位的方式自动获取所述机械手末端需要定位目标点；根据所述目标定位结果，合理地选择笛卡尔坐标系下的空间直线、平面圆弧、空间圆弧、空间螺旋曲线中的不少于一种轨迹规划方法进行轨迹规划；使得轨迹规划方法在应用中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开放式机器人轨迹规划控制方法，其特征在于，所述开放式机器人轨迹规划控制方法包括：根据目标定位命令采集目标信息并进行目标定位；根据所述目标定位结果，选择笛卡尔坐标系下的空间直线、平面圆弧、空间圆弧、空间螺旋曲线中的不少于一种轨迹规划方法进行轨迹规划，并对所述轨迹规划进行逆运动学求解和关节空间插值运算，生成运动轨迹控制参数；根据所述运动轨迹控制参数控制所述机械手末端执行器按规划轨迹执行任务。

【技术特征摘要】
1.一种开放式机器人轨迹规划控制方法，其特征在于，所述开放式机器人轨迹规划控制方法包括：根据目标定位命令采集目标信息并进行目标定位；根据所述目标定位结果，选择笛卡尔坐标系下的空间直线、平面圆弧、空间圆弧、空间螺旋曲线中的不少于一种轨迹规划方法进行轨迹规划，并对所述轨迹规划进行逆运动学求解和关节空间插值运算，生成运动轨迹控制参数；根据所述运动轨迹控制参数控制所述机械手末端执行器按规划轨迹执行任务。2.根据权利要1所述的开放式机器人轨迹规划控制方法，其特征在于,所述空间直线方法具体包括，根据所述目标定位结果的起点坐标pA(x0,y0,z0)、终点坐标pB(x1,y1,z1),并按照等式，计算直线空间矢量；将所述直线空间矢量分成N等份；根据等式，获取所述轨迹规划中各点n对应的坐标；其中：分别为X轴、Y轴和Z轴单位矢量。3.根据权利要1所述的开放式机器人轨迹规划控制方法，其特征在于，所述平面圆弧规划方法具体包括，根据所述目标定位结果的第一坐标pA1(x1,y1)，第二坐标pb1(x2,y2)和第三坐标pc1(x3,y3)，并根据等式：获取所述轨迹规划中圆的半径；根据等式：x＝-D/2，y＝-E/2，获取所述轨迹规划中圆心坐标；其中：F＝A-Dx1-Ey1。4.根据权利要1所述的开放式机器人轨迹规划控制方法，其特征在于，所述空间圆弧规划方法具体包括，根据所述目标定位结果的第一坐标P(x1,y1,z1)、第二坐标Q(x2,y2,z2)和第三坐标S(x3,y3,z3)，并根据等式获取所述轨迹规划中圆的圆心O(x0,y0,z0)；根据获取所述轨迹规划中圆的半径R；其中：A＝y1(z2-z3)-z1(y2-y3)+y2z3-y3z2；B＝-x1(z2-z3)+z1(x2-x3)-x2z3+x3z2；C＝x1(y2-y3)-y1(x2-x3)+x2y3-x3y2；D＝-x1(y2z3-y3z2)+y1(x2z3-x3z2)-z1(x2y3-x3y2)；A1＝2(x1-x2)；B1＝2(y1-y2)；C1＝2(z1-z2)；A2＝2(x1-x3)；B2＝2(y1-y3)；C2＝2(z1-z3)；5.根据权利要1所述的开放式机器人轨迹规划控制方法，其特征在于，所述空间螺旋曲线规划方法具体包括，根据所述目标定位结果若为等半径螺旋线，则按照x＝rcost，y＝rsint，z＝t进行所述轨迹规划；其中：r为螺旋半径，x和y满足x2+y2＝r2，t表示轨迹规划的时间，z是一个与时间相关的函数；若所述目标定位结果为变半径的螺旋线，则按照x＝tcost，y＝tsint，z＝2t进行所述轨迹规划；其中：x和y满足x2+y2＝t2，t表示轨迹规划的时间，z是一个与时间相关的一次函数。6.一种开放式机器人轨迹规划控制系统，其特征在于，所述开放式机器人轨迹规划控制系统包括：目标定位模块，根据目标定位命令采集目标信息并进行目标定位；运动轨迹控制模块，根据所述目标定位结果，选择笛卡尔坐标系下的空间直线、平面圆弧、空间圆弧、空间螺旋曲线中的不少于一种轨迹规划方法进行轨迹规划，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭刚，林斌，夏成林，熊超，
申请(专利权)人：深圳市海思科自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44