运动学解析解择优方法、装置、计算机设备及存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种运动学解析解择优方法、装置、计算机设备及存储介质，该方法包括：获取机器人的当前角度值、以及运动学逆解的目标角度值；根据当前角度值、目标角度值分别与第一位置的角度差值，以及当前角度值、目标角度值分别与第二位置的角度差值，判定当前角度值与目标角度值之间运动的参考位置，其中，第一位置为机器人运动临界位置，第二位置与第一位置相差180度，参考位置为第一位置或第二位置；根据参考位置判定输出当前角度值与目标角度值之间运动的最优解。本申请采用本方法能够在机器人运动临界位置，准确地得到运动学逆解的最优解，保证了工业机器人运动的流畅性和安全性。保证了工业机器人运动的流畅性和安全性。保证了工业机器人运动的流畅性和安全性。

Optimization method, device, computer equipment and storage medium of kinematic analytical solution

【技术实现步骤摘要】
运动学解析解择优方法、装置、计算机设备及存储介质


[0001]本申请涉及工控
，特别是涉及一种运动学解析解择优方法、装置、计算机设备及存储介质。

技术介绍

[0002]目前，工业机器人的位置控制系统基本上都是以运动学逆解为基础，解算出目标位置所对应的关节角度，把关节角度信息输入到控工业机器人的控制系统中对各个关节进行位置控制。运动学逆解算法主要分为数值解法和解析解法，数值解法的特点为通用性高，解法唯一，但是求解速度较慢(毫秒级)，解析解法的特点为运算速度快(微秒级)，会产生多解，但通用性差。为了能使工业机器人实时响应不同位置的作业任务，控制系统中一般以解析解法来对机器人进行运动逆解，对产生的多解进行择优，把最优的解法输入到控制系统中。
[0003]然而，由于解析解法会出现多组解，则必须选择一个最适合当前运动状态的解。通常的择优算法是每一组解与当前机器人各个关节角作差，设定一个较小的阈值(通常为30度～50度)，若差值小于阈值，则判定该解为最优解。该方法在正常情况下均适用，但在关节角度临界状态下并不适用，无法得到最优解的情况，不能保证运动平滑。而且在择优的过程中，阈值设定过小，则会把最优解过滤掉，如果阈值设定过大，则得到不是最优解，导致机器人出现角度突变，会对外部环境造成损坏。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够优化运动学解析解临界位置最优解的运动学解析解择优方法、装置、计算机设备及存储介质。
[0005]第一方面，本申请提供了一种运动学解析解择优方法，包括：
[0006]获取机器人的当前角度值、以及运动学逆解的目标角度值；
[0007]根据当前角度值、目标角度值分别与第一位置的角度差值，以及当前角度值、目标角度值分别与第二位置的角度差值，判定当前角度值与目标角度值之间运动的参考位置，其中，第一位置为机器人运动临界位置，第二位置与第一位置相差180度，参考位置为第一位置或第二位置；
[0008]根据参考位置判定输出当前角度值与目标角度值之间运动的最优解。
[0009]在其中一个实施例中，根据当前角度值、目标角度值分别与第一位置的角度差值，以及当前角度值、目标角度值分别与第二位置的角度差值，判定当前角度值与目标角度值之间运动的参考位置包括：
[0010]若当前角度值、目标角度值分别与第一位置的角度差值之和小于或等于当前角度值、目标角度值分别与第二位置的角度差值之和，则以第一位置作为参考位置；
[0011]若当前角度值、目标角度值分别与第一位置的角度差值之和大于当前角度值、目标角度值分别与第二位置的角度差值之和，则以第二位置作为参考位置。
[0012]在其中一个实施例中，根据参考位置判定输出当前角度值与目标角度值之间运动的最优解包括：
[0013]若当前角度值和目标角度值位于参考位置的不同侧，则运动最优解为当前角度值、目标角度值分别与参考位置的角度差值之和；
[0014]若当前角度值和目标角度值位于参考位置的同一侧，则运动最优解为当前角度值、目标角度值分别与参考位置的角度差值之差。
[0015]在其中一个实施例中，机器人的运动范围为
‑
180度至+180度，其中，第一位置对应的角度值为180度，第二位置对应的角度值为0度，当前角度值为θ，目标角度值为θ1；
[0016]当前角度值与第一位置的角度差值Δ1_1＝180
°‑
|θ|；
[0017]目标角度值与第一位置的角度差值Δ1_2＝180
°‑
|θ1|；
[0018]当前角度值与第二位置的角度差值Δ2_1＝|θ|
‑0°
；
[0019]目标角度值与第二位置的角度差值Δ2_2＝|θ1|
‑0°
。
[0020]在其中一个实施例中，根据当前角度值、目标角度值分别与第一位置的角度差值，以及当前角度值、目标角度值分别与第二位置的角度差值，判定当前角度值与目标角度值之间运动的参考位置包括：
[0021]若Δ1_1+Δ1_2≤Δ2_1+Δ2_2，则以第一位置作为参考位置；
[0022]若Δ1_1+Δ1_2＞Δ2_1+Δ2_2，则以第二位置作为参考位置。
[0023]在其中一个实施例中，根据参考位置判定输出当前角度值与目标角度值之间运动的最优解包括：
[0024]若以第一位置作为参考位置，则：当当前角度值和目标角度值位于第一位置的不同侧，则当前角度值与目标角度值之间运动的最优解Δ＝|Δ1_1+Δ1_2|，反之，则当前角度值与目标角度值之间运动的最优解Δ＝|Δ1_2
‑
Δ1_1|；
[0025]若以第二位置作为参考位置，则：当当前角度值和目标角度值位于第二位置的不同侧，则当前角度值与目标角度值之间运动的最优解Δ＝|Δ2_1+Δ2_2|，反之，则当前角度值与目标角度值之间运动的最优解Δ＝|Δ2_2
‑
Δ2_1|。
[0026]在其中一个实施例中，通过当前角度值和目标角度值的正负判定与第一位置或第二位置之间的位置关系。
[0027]第二方面，本申请还提供了一种运动学解析解择优装置，包括：
[0028]获取模块，用于获取机器人的当前角度值、以及运动学逆解的目标角度值；
[0029]位置模块，用于根据当前角度值、目标角度值分别与第一位置的角度差值，以及当前角度值、目标角度值分别与第二位置的角度差值，判定当前角度值与目标角度值之间运动的参考位置，其中，第一位置为机器人运动临界位置，第二位置与第一位置相差180度，参考位置为第一位置或第二位置；
[0030]择优模块，用于根据参考位置判定输出当前角度值与目标角度值之间运动的最优解。
[0031]第三方面，本申请还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项实施例中的运动学解析解择优方法的步骤。
[0032]第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，
其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项实施例中的运动学解析解择优方法的步骤。
[0033]上述运动学解析解择优方法、装置、计算机设备及存储介质，通过获取机器人的当前角度值、以及运动学逆解的目标角度值，根据当前角度值、目标角度值分别与第一位置的角度差值，以及当前角度值、目标角度值分别与第二位置的角度差值，判定当前角度值与目标角度值之间运动的参考位置，根据参考位置判定输出当前角度值与目标角度值之间运动的最优解，能够在机器人运动临界位置，准确地得到运动学逆解的最优解，提升了运动逆解的后对多解择优的准确性，从而保证了工业机器人运动的流畅性和安全性。同时，省去了现有技术中阈值了设定，避免了阈值设定过小把最优解过滤掉，也避免了阈值设定过大导致机器人出现角度突变，破坏外部环境，提升了机器人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运动学解析解择优方法，其特征在于，包括：获取机器人的当前角度值、以及运动学逆解的目标角度值；根据所述当前角度值、所述目标角度值分别与第一位置的角度差值，以及所述当前角度值、所述目标角度值分别与第二位置的角度差值，判定所述当前角度值与所述目标角度值之间运动的参考位置，其中，所述第一位置为机器人运动临界位置，所述第二位置与所述第一位置相差180度，所述参考位置为所述第一位置或所述第二位置；根据所述参考位置判定输出所述当前角度值与所述目标角度值之间运动的最优解。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前角度值、所述目标角度值分别与第一位置的角度差值，以及所述当前角度值、所述目标角度值分别与第二位置的角度差值，判定所述当前角度值与所述目标角度值之间运动的参考位置包括：若所述当前角度值、所述目标角度值分别与所述第一位置的角度差值之和小于或等于所述当前角度值、所述目标角度值分别与所述第二位置的角度差值之和，则以所述第一位置作为所述参考位置；若所述当前角度值、所述目标角度值分别与所述第一位置的角度差值之和大于所述当前角度值、所述目标角度值分别与所述第二位置的角度差值之和，则以所述第二位置作为所述参考位置。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述参考位置判定输出所述当前角度值与所述目标角度值之间运动的最优解包括：若所述当前角度值和所述目标角度值位于所述参考位置的不同侧，则所述运动最优解为所述当前角度值、所述目标角度值分别与所述参考位置的角度差值之和；若所述当前角度值和所述目标角度值位于所述参考位置的同一侧，则所述运动最优解为所述当前角度值、所述目标角度值分别与所述参考位置的角度差值之差。4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，机器人的运动范围为
‑
180度至+180度，其中，所述第一位置对应的角度值为180度，所述第二位置对应的角度值为0度，所述当前角度值为θ，所述目标角度值为θ1；所述当前角度值与所述第一位置的角度差值Δ1_1＝180
°‑
|θ|；所述目标角度值与所述第一位置的角度差值Δ1_2＝180
°‑
|θ1|；所述当前角度值与所述第二位置的角度差值Δ2_1＝|θ|
‑0°
；所述目标角度值与所述第二位置的角度差值Δ2_2＝|θ1|
‑0...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，金丁灿，袁沛，金杰锋，
申请(专利权)人：杭州景业智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：