一种机器人轨迹规划方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种机器人轨迹规划方法及装置，包括：确定出目标机器人的运动学算法，并为机器人模型添加交互组件，以得到机器人运动学模型；确定出机器人位姿信息，基于机器人位姿信息进行机器人的三维注册，以确定出机器人基坐标系的位姿信息；实时确定出目标夹具位姿信息，根据夹具位姿信息叠加夹具模型，并根据矩阵转化关系计算出夹具在机器人运动学模型基坐标系下的位姿信息；利用运动学算法，实时计算夹具在机器人运动学模型基坐标系下的位姿信息，以得到机器人运动学模型的运动控制参数；存储运动控制参数，生成机器人运动控制程序。通过本申请上述技术方案，能够提高机器人轨迹规划效率和加工质量，降低对机器人轨迹规划的专业要求。划的专业要求。划的专业要求。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人轨迹规划方法及装置


[0001]本专利技术涉及工业机器人加工领域，特别涉及一种机器人轨迹规划方法及装置。

技术介绍

[0002]目前，机器人轨迹规划方法主要分为两种：在线示教和离线编程。其中，在线示教通常由有经验的操作者通过示教器手动的移动机器人末端执行器到达期望的位置和姿态，机器人控制器会将这些位置和姿态生成控制机器人的运动命令。离线编程方法利用计算机图形学对机器人及工件进行三维建模，在离线的情况下对虚拟场景中的工件表面进行轨迹规划，再将表面轨迹线离散成点位，编写程序命令机器人末端执行器依次到达所有轨迹点。在线示教的精度完全依赖于示教者的经验和技巧，对于示教完成的路径还需要进行一系列的测试以满足可靠性和安全性，在线示教通常只适用于简单几何形状和无复杂加工过程的工件示教。离线编程对特定作业机器人和工件的三维建模和规划轨迹需要花费大量的时间和高水平的编程能力，而这些对于通常执行示教的操作者来说是不具备的。同时，离线编程依赖于精确的机器人和工作单元模型，需要使用额外的传感器进行标定和工件定位。
[0003]由上可见，在机器人轨迹规划的过程中，如何提高机器人轨迹规划效率，克服传统轨迹规划方式的弊端，在保留机加工优势的同时，还能赋予其人工加工的优点，并降低操作人员对机器人轨迹规划的专业要求是本领域有待解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种机器人轨迹规划方法及装置，能够有效提高机器人轨迹规划效率，克服传统轨迹规划方式的弊端，在保留机加工优势的同时，还能赋予其人工加工的优点，并降低操作人员对机器人轨迹规划的专业要求。其具体方案如下：
[0005]第一方面，本申请公开了一种机器人轨迹规划方法，包括：
[0006]确定出针对预先建立的机器人三维模型的运动学算法，并为所述机器人三维模型添加混合现实交互组件，以得到目标机器人运动学模型；
[0007]确定出目标机器人位姿信息，基于所述目标机器人位姿信息进行所述目标机器人运动学模型与所述目标机器人之间的三维注册，以确定出在空间坐标系下所述目标机器人运动学模型的基坐标系的位姿信息；
[0008]实时确定出目标夹具位姿信息，根据所述目标夹具位姿信息将预先建立的目标夹具模型与目标夹具进行叠加，并根据所述目标夹具位姿信息和所述在空间坐标系下所述目标机器人运动学模型的基坐标系的位姿信息计算出在所述目标机器人运动学模型的基坐标系下目标夹具的位姿信息；
[0009]利用所述运动学算法和最优解选取算法对在所述目标机器人运动学模型的基坐标系下目标夹具的位姿信息进行实时计算，以得到所述目标机器人运动学模型的运动控制参数；
[0010]对所述运动控制参数进行实时存储之后，基于所有的所述运动控制参数生成所述
目标机器人的运动控制程序，以便所述目标机器人根据所述运动控制程序进行运动。
[0011]可选的，所述确定出针对预先建立的机器人三维模型的运动学算法之前，还包括：
[0012]获取目标机器人参数信息；
[0013]基于所述目标机器人参数信息，在混合现实环境中建立所述机器人三维模型，并根据所述机器人三维模型确定出所述目标机器人的DH模型。
[0014]可选的，所述确定出针对预先建立的机器人三维模型的运动学算法，包括：
[0015]利用所述DH模型确定出针对预先建立的所述机器人三维模型的正逆运动学解析算法和基于最小行程原则的逆运动学最优解选取算法。
[0016]可选的，所述利用所述运动学算法和最优解选取算法对在所述目标机器人运动学模型的基坐标系下目标夹具的位姿信息进行实时计算，以得到所述目标机器人运动学模型的运动控制参数，包括：
[0017]利用所述正逆运动学解析算法和所述基于最小行程原则的逆运动学最优解选取算法对在所述目标机器人运动学模型的基坐标系下目标夹具的位姿信息进行实时计算，以得到所述目标机器人运动学模型中各个轴的旋转角度信息。
[0018]可选的，所述确定出目标机器人位姿信息，基于所述目标机器人位姿信息进行所述目标机器人运动学模型与所述目标机器人之间的三维注册，包括：
[0019]建立混合现实空间坐标系，确定出在所述混合现实空间坐标系下所述目标机器人位姿信息；
[0020]基于所述目标机器人位姿信息将所述目标机器人运动学模型与所述目标机器人重合，以完成所述目标机器人运动学模型与所述目标机器人之间的三维注册。
[0021]可选的，所述基于所述目标机器人位姿信息进行所述目标机器人运动学模型与所述目标机器人之间的三维注册，包括：
[0022]判断所述目标机器人运动学模型与所述目标机器人是否完全重合；
[0023]若所述目标机器人运动学模型与所述目标机器人不完全重合，则基于所述目标机器人位姿信息，并利用在混合现实空间中预设的操作界面对所述目标机器人运动学模型进行调整，以便所述目标机器人运动学模型与所述目标机器人完全重合。
[0024]可选的，所述基于所有的所述运动控制参数生成所述目标机器人的运动控制程序，以便所述目标机器人根据所述运动控制程序进行运动，包括：
[0025]基于所有的所述运动控制参数生成所述目标机器人的运动控制程序；
[0026]将所述运动控制程序发送至所述目标机器人，以便所述目标机器人根据所述运动控制程序进行运动。
[0027]第二方面，本申请公开了一种机器人轨迹规划装置，包括：
[0028]机器人运动学模型模块，用于确定出针对预先建立的机器人三维模型的运动学算法，并为所述机器人三维模型添加混合现实交互组件，以得到目标机器人运动学模型；
[0029]三维注册模块，用于确定出目标机器人位姿信息，基于所述目标机器人位姿信息进行所述目标机器人运动学模型与所述目标机器人之间的三维注册，以确定出在空间坐标系下所述目标机器人运动学模型的基坐标系的位姿信息；
[0030]位姿信息确定模块，用于实时确定出目标夹具位姿信息，根据所述目标夹具位姿信息将预先建立的目标夹具模型与目标夹具进行叠加，并根据所述目标夹具位姿信息和所
述在空间坐标系下所述目标机器人运动学模型的基坐标系的位姿信息计算出在所述目标机器人运动学模型的基坐标系下目标夹具的位姿信息；
[0031]运动控制参数确定模块，用于利用所述运动学算法和最优解选取算法对在所述目标机器人运动学模型的基坐标系下目标夹具的位姿信息进行实时计算，以得到所述目标机器人运动学模型的运动控制参数；
[0032]运动控制程序生成模块，用于对所述运动控制参数进行实时存储之后，基于所有的所述运动控制参数生成所述目标机器人的运动控制程序，以便所述目标机器人根据所述运动控制程序进行运动。
[0033]可见，本申请提供了一种机器人轨迹规划方法，包括确定出针对预先建立的机器人三维模型的运动学算法，并为所述机器人三维模型添加混合现实交互组件，以得到目标机器人运动学模型；确定出目标机器人位姿信息，基于所述目标机器人位姿信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人轨迹规划方法，其特征在于，包括：确定出针对预先建立的机器人三维模型的运动学算法，并为所述机器人三维模型添加混合现实交互组件，以得到目标机器人运动学模型；确定出目标机器人位姿信息，基于所述目标机器人位姿信息进行所述目标机器人运动学模型与所述目标机器人之间的三维注册，以确定出在空间坐标系下所述目标机器人运动学模型的基坐标系的位姿信息；实时确定出目标夹具位姿信息，根据所述目标夹具位姿信息将预先建立的目标夹具模型与目标夹具进行叠加，并根据所述目标夹具位姿信息和所述在空间坐标系下所述目标机器人运动学模型的基坐标系的位姿信息计算出在所述目标机器人运动学模型的基坐标系下目标夹具的位姿信息；利用所述运动学算法和最优解选取算法对在所述目标机器人运动学模型的基坐标系下目标夹具的位姿信息进行实时计算，以得到所述目标机器人运动学模型的运动控制参数；对所述运动控制参数进行实时存储之后，基于所有的所述运动控制参数生成所述目标机器人的运动控制程序，以便所述目标机器人根据所述运动控制程序进行运动。2.根据权利要求1所述的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述确定出针对预先建立的机器人三维模型的运动学算法之前，还包括：获取目标机器人参数信息；基于所述目标机器人参数信息，在混合现实环境中建立所述机器人三维模型，并根据所述机器人三维模型确定出所述目标机器人的DH模型。3.根据权利要求2所述的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述确定出针对预先建立的机器人三维模型的运动学算法，包括：利用所述DH模型确定出针对预先建立的所述机器人三维模型的正逆运动学解析算法和基于最小行程原则的逆运动学最优解选取算法。4.根据权利要求3所述的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述利用所述运动学算法和最优解选取算法对在所述目标机器人运动学模型的基坐标系下目标夹具的位姿信息进行实时计算，以得到所述目标机器人运动学模型的运动控制参数，包括：利用所述正逆运动学解析算法和所述基于最小行程原则的逆运动学最优解选取算法对在所述目标机器人运动学模型的基坐标系下目标夹具的位姿信息进行实时计算，以得到所述目标机器人运动学模型中各个轴的旋转角度信息。5.根据权利要求1所述的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述确定出目标机器人位姿信息，基于所述目标机器人位姿信息进行所述目标机器人运动学模型与所述目标机器人之间的三维注册，包括：建立混合现...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昊，邹莱，杨俊峰，刘诗琦，张行浩，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：