一种奇异点规避方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种奇异点规避方法、装置、设备及介质，所述方法包括：获取当前规划路径中的采样点，判断所述采样点是否位于奇异区域内；若所述采样点位于奇异区域内，则在候选插补点区域内选取至少一个候选插补点；针对每个所述候选插补点，基于预先设定的代价函数计算所述候选插补点的代价值，其中，所述代价函数是基于距离考量函数和运动速度考量函数构建的；根据所述候选插补点的代价值确定目标插补点，基于所述目标插补点重新进行路径规划，通过综合考虑候选插补点与奇异区域轴心的距离以及候选插补点的运动速度进行目标插补点的选取，使得插补点的确定更加准确，从而使得机械臂能够平滑稳定的规避奇异点。

A singularity avoidance method, device, equipment and medium

【技术实现步骤摘要】
一种奇异点规避方法、装置、设备及介质
本专利技术实施例涉及机器人
，尤其涉及一种奇异点规避方法、装置、设备及介质。
技术介绍
在6轴机械臂的研发中，需要将6轴机械臂以壁挂的形式安装在竖直的直线模组上，这种情况下机械臂的运动控制就很大程度会受到肩关节奇异点的影响，可能会导致机械臂在运动过程中丧失了朝某个方向的运动能力。现有的机械臂奇异点的处理方法有两种：一、阻尼倒数法，通过奇异分离并设置阻尼倒数来帮助机械臂渡过奇异位点，但是在奇异区域附近解算关节角变化时会表现一定的不光滑性，且该方法需要实时读取机械臂关节的角速度和角加速度，对处理器和通讯的实时性有很高要求。二、设定奇异区域，判断路径规划时插补的点是否落在了奇异区域中，如果是则抛弃该点，不是则留下，但是这种方法只能保证不经过奇异区域，有可能会由于机械臂的运动惯性产生较大震颤而导致位姿误差。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种奇异点规避方法、装置、设备及介质，以实现机械臂能够平滑稳定的规避奇异点，保证机械臂的运动准确性。第一方面，本专利技术实施例提供了一种奇异点规避方法，包括：获取当前规划路径中的采样点，判断所述采样点是否位于奇异区域内；若所述采样点位于奇异区域内，则在候选插补点区域内选取至少一个候选插补点；针对每个所述候选插补点，基于预先设定的代价函数计算所述候选插补点的代价值，其中，所述代价函数是基于距离考量函数和运动速度考量函数构建的；根据所述候选插补点的代价值确定目标插补点，基于所述目标插补点重新进行路径规划。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种奇异点规避装置，包括：采样点判断模块，用于获取当前规划路径中的采样点，判断所述采样点是否位于奇异区域内；候选点获取模块，用于若所述采样点位于奇异区域内，则在候选插补点区域内选取至少一个候选插补点；代价值计算模块，用于针对每个所述候选插补点，基于预先设定的代价函数计算所述候选插补点的代价值，其中，所述代价函数是基于距离考量函数和运动速度考量函数构建的；路径重新规划模块，用于根据所述候选插补点的代价值确定目标插补点，基于所述目标插补点重新进行路径规划。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机设备，所述设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本专利技术任意实施例所提供的奇异点规避方法。第四方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本专利技术任意实施例所提供的奇异点规避方法。本专利技术实施例通过获取当前规划路径中的采样点，判断所述采样点是否位于奇异区域内；若所述采样点位于奇异区域内，则在候选插补点区域内选取至少一个候选插补点；针对每个所述候选插补点，基于预先设定的代价函数计算所述候选插补点的代价值，其中，所述代价函数是基于距离考量函数和运动速度考量函数构建的；根据所述候选插补点的代价值确定目标插补点，基于所述目标插补点重新进行路径规划，通过在规划路径经过奇异区域时，综合考虑候选插补点与奇异区域轴心的距离以及候选插补点的运动速度，从候选插补点中选取一目标插补点，使得插补点的确定更加准确，从而使得机械臂能够平滑稳定的规避奇异点，同时保证了机械臂的运动准确性。附图说明图1是本专利技术实施例一所提供的一种奇异点规避方法的流程图；图2是本专利技术实施例二所提供的一种奇异点规避方法的流程图；图3是本专利技术实施例三所提供的一种奇异点规避方法的流程示意图；图4是本专利技术实施例四所提供的一种奇异点规避装置的结构示意图；图5是本专利技术实施例五所提供的计算机设备的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1是本专利技术实施例一所提供的一种奇异点规避方法的流程图。本实施例可适用于对机械臂进行路径规划时的情形。该方法可以由奇异点规避装置执行，该奇异点规避装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，例如，该奇异点规避装置可配置于计算机设备中。如图1所示，所述方法包括：S110、获取当前规划路径中的采样点，判断采样点是否位于奇异区域内。在本实施例中，可以通过均匀采点的方式获取当前规划路径中的采样点，或者通过随机采点的方式获取当前规划路径中的采样点。优选的，将当前规划路径进行分段采点，其中，分段规则以及采点数量可以根据实际需求设定，以保证实时性的前提下，采点数量尽量多为最佳标准。可选的，奇异区域为包括奇异点的区域，具体可以设置为以经过肩关节的垂直线为轴心，设定半径为横截面半径的柱形区域。其中，该柱形区域的横截面半径可根据实际需求设置。可选的，奇异区域的横截面半径可以为200毫米。一个实施方式中，判断采样点是否位于奇异区域内可以为：获取采样点的位置坐标以及奇异区域的边界位置坐标，根据采样点的位置坐标与奇异区域的边界位置坐标之间的关系判断采样点是否位于奇异区域内。示例性的，若设定奇异区域为由X＝(-150，150)Y＝(-150，150)Z＝(0，700)构成的圆柱型区域，假设获取的采样点的坐标为(15，30，500)，则判定-150<15<150，-150<30<150，0<500<700，因此该采样点在奇异区域内，机械臂运动到该点会发生速度和加速度的剧烈变化，应当舍弃该点并设置新的插补点。在本实施例中，当前规划路径可以为根据机械臂的运动初始位点以及机械臂的运动目标位点规划出的运动路径，其中，机械臂的运动初始位点可以为机械臂的起始位点，也可以为机械臂由起始位点运动至终止位点的运动过程中经过的位点，机械臂的运动目标位点可以为机械臂的终止位点，也可以为机械臂由起始位点运动至终止位点的运动过程中经过的位点。可选的，机械臂的起始位点为执行单次任务过程中机械臂的运动起点，机械臂的终止位点为执行单次任务过程中机械臂的运动终点。示例性的，假设机械臂执行单次任务时需要由位置A运动至位置B，即机械臂的起始位点为位置A，机械臂的终止位点为位置B，当由位置A运动至位置B时需要顺次经过位置C及位置D时，机械臂的运动初始位点可以为位置A、位置C或位置D。当机械臂的运动初始位点为位置A时，机械臂的运动终止位点可以为位置C、位置D或位置B，当机械臂的运动初始位点为位置C时，机械臂的运动终止位点可以为位置D或位置B，当机械臂的运动初始位点为位置D时，机械臂的运动终止位点可以为位置B。S120、若采样点位于奇异区域内，则在候选插补点区域内选取至少一个候选插补点。若采样点位于奇异区域内，则说明当前规划路径经过奇异区域，需要调整当前规划路径，以规避奇异点。在本实施例中，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种奇异点规避方法，其特征在于，包括：/n获取当前规划路径中的采样点，判断所述采样点是否位于奇异区域内；/n若所述采样点位于奇异区域内，则在候选插补点区域内选取至少一个候选插补点；/n针对每个所述候选插补点，基于预先设定的代价函数计算所述候选插补点的代价值，其中，所述代价函数是基于距离考量函数和运动速度考量函数构建的；/n根据所述候选插补点的代价值确定目标插补点，基于所述目标插补点重新进行路径规划。/n

【技术特征摘要】
1.一种奇异点规避方法，其特征在于，包括：
获取当前规划路径中的采样点，判断所述采样点是否位于奇异区域内；
若所述采样点位于奇异区域内，则在候选插补点区域内选取至少一个候选插补点；
针对每个所述候选插补点，基于预先设定的代价函数计算所述候选插补点的代价值，其中，所述代价函数是基于距离考量函数和运动速度考量函数构建的；
根据所述候选插补点的代价值确定目标插补点，基于所述目标插补点重新进行路径规划。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
基于考量点与奇异区域轴心的距离生成距离考量函数，基于考量点的运动速度生成运动速度考量函数；
基于所述距离考量函数和所述运动速度考量函数生成所述代价函数。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述距离考量函数和所述运动速度考量函数生成所述代价函数，包括：
分别为所述距离考量函数以及所述运动速度考量函数添加权重值，将所述距离考量函数和所述运动速度考量函数加权叠加，生成所述代价函数。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
基于考量点的运动时间生成运动时间考量函数；
相应的，所述基于所述距离考量函数和所述运动速度考量函数生成所述代价函数，包括：
将所述距离考量函数、所述运动速度考量函数和所述运动时间考量函数叠加，生成所述代价函数。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取当前规划路径中的采样点之前，还包括：
获取初始运动参数以及目标运动参数，基于所述初始运动参数以及所述目标运动参数进行路径规划，得到所述当前规划路径。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述初始运动参数包括初始点的初始关节角，所述目标运动参数包括目标点的目标位姿参数，所述基于所述初始运动参数以及所述目标运动参数进行路径规划，包括：
基于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟力，周童，
申请(专利权)人：广东博智林机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44