机械臂的路径规划方法和自移动设备技术

本发明专利技术公开了一种机械臂的路径规划方法和自移动设备，所述方法包括：获取机械臂的当前位置坐标、目标终点位置坐标和目标障碍物坐标；获取目标障碍物坐标到当前位置坐标和目标终点位置坐标连线的垂直距离；在垂直距离小于设定阈值时，根据当前位置坐标、目标终点位置坐标和目标障碍物坐标之间的位置关系确定机械臂的路径。该方法能够对机械臂的移动路径做出更加合理、有效的规划，规划出机械臂搬运物料的最短路径，从而可以缩短搬运物料的时间，提升搬运效率，并能够有效防止在搬运过程中与障碍物发生碰撞。障碍物发生碰撞。障碍物发生碰撞。

【技术实现步骤摘要】
机械臂的路径规划方法和自移动设备


[0001]本专利技术涉及机械臂
，尤其涉及一种机械臂的路径规划方法和一种自移动设备。

技术介绍

[0002]PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)板是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。在PCB板生产过程中，需要对PCB板进行打孔，传统的是采用人工把PCB板放置在钻孔机上进行加工，加工完毕后再通过人工下料，人工劳动强度大，加工效率完全依赖于工作人员，在工作人员疲劳后，必然会影响加工效率，如若采用多个工作人员轮流加工的方式，则人工成本非常高，同时人工操作也存在一定的安全隐患。
[0003]目前，PCB厂商为了提高效率，降低成本，通常采用工业机械臂搬运PCB板上下料。但是在机械臂的工作环境中存在在着诸多不确定的因素，在搬运过程中有可能和障碍物发生碰撞，并且如果路径距离较长则会影响搬运效率，因此如何为机械臂规划出一条无碰撞路径、提升搬运效率是机械臂研究的重点课题。

技术实现思路

[0004]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，本专利技术的第一个目的在于提出一种机械臂的路径规划方法，能够对机械臂的移动路径做出更加合理、有效的规划，规划出机械臂搬运物料的最短路径，从而可以缩短搬运物料的时间，提升搬运效率，并能够有效防止在搬运过程中与障碍物发生碰撞。
[0005]本专利技术的第二个目的在于提出另一种机械臂的路径规划方法。
[0006]本专利技术的第三个目的在于提出一种自移动设备。
[0007]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种机械臂的路径规划方法，包括：获取机械臂的当前位置坐标、目标终点位置坐标和目标障碍物坐标；获取目标障碍物坐标到当前位置坐标和目标终点位置坐标连线的垂直距离；在垂直距离小于设定阈值时，根据当前位置坐标、目标终点位置坐标和目标障碍物坐标之间的位置关系确定机械臂的路径。
[0008]根据本专利技术实施例的机械臂的路径规划方法，首先获取机械臂的当前位置坐标、目标终点位置坐标和目标障碍物坐标，然后再获取目标障碍物坐标到当前位置坐标和目标终点位置坐标连线的垂直距离，并在垂直距离小于设定阈值时，根据当前位置坐标、目标终点位置坐标和目标障碍物坐标之间的位置关系确定机械臂的路径。由此，该方法能够对机械臂的移动路径做出更加合理、有效的规划，规划出机械臂搬运物料的最短路径，从而可以缩短搬运物料的时间，提升搬运效率，并能够有效防止在搬运过程中与障碍物发生碰撞。
[0009]另外，根据本专利技术上述实施例的机械臂的路径规划方法，还可以具有如下的附加技术特征：
[0010]根据本专利技术的一个实施例，获取目标终点位置坐标和目标障碍物坐标，包括：获取终点位置坐标和障碍物坐标；根据当前位置坐标和参考坐标确定偏移量；根据偏移量和终点位置坐标确定目标终点坐标，并根据偏移量和障碍物坐标确定目标障碍物坐标。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，获取机械臂的当前位置坐标，包括：通过设置在机械臂上的拍摄装置获取待移动物料的标定点坐标；根据标定点坐标与变换矩阵获取当前位置坐标。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，获取变换矩阵包括：基于当前位置，建立坐标系，控制机械臂移动和旋转；记录每次移动和旋转时机械臂的位置坐标和标定点坐标；根据每次旋转和移动时的机械臂的位置坐标和标定点坐标确定变换矩阵。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，根据当前位置坐标、目标终点位置坐标和目标障碍物坐标之间的位置关系确定机械臂的路径，包括：根据当前位置坐标和目标终点位置坐标获取当前位置与目标终点位置的连线；根据当前位置与目标终点位置的连线以及目标障碍物坐标确定当前位置到目标障碍物的第一位置，以及绕过目标障碍物的第二位置；根据当前位置、第一位置、第二位置和目标终点位置确定机械臂的路径。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，根据当前位置、第一位置、第二位置和目标终点位置确定机械臂的路径，包括：以目标障碍物坐标为球心，第一半径为半径得到第一球体，其中，第一半径用于指示待移动物料的外接球半径与障碍物外接球半径之和；获取当前位置和目标终点位置的连线与第一球体的交点坐标，记为第一位置和第二位置，其中，第一位置靠近当前位置，第二位置靠近目标终点位置；获取球心、第一位置和第二位置构成的弧；将当前位置到第一位置、弧、第二位置到目标终点位置构成的路径作为机械臂的路径。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，在垂直距离大于或等于设定阈值时，上述的方法还包括：将当前位置到目标终点位置的连线作为机械臂的路径。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，偏移量包括x轴位移偏移量、y轴位移偏移量和z轴旋转偏移量，上述的方法还包括：根据z轴旋转偏移量调整机械臂的抓取角度。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，目标障碍物坐标处于机械臂的当前位置坐标与目标终点位置坐标之间的区域；目标障碍物坐标与机械臂的当前位置坐标之间的间距小于目标终点位置坐标与机械臂的当前位置坐标之间的间距。
[0018]根据本专利技术的一个实施例，机械臂的路径为当前位置坐标到目标终点位置坐标的运动轨迹，运动轨迹为的至少一段为圆弧线或直线。
[0019]根据本专利技术的一个实施例，机械臂的运动轨迹依次为：直线、圆弧线、直线。
[0020]根据本专利技术的一个实施例，机械臂在当前位置坐标与目标终点位置坐标之间的任意区域做三轴运动，三轴运动有最大运动半径，设定阈值大于或等于最大运动半径。
[0021]为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了另一种机械臂的路径规划方法，包括：获取机械臂的当前位置坐标、目标终点位置坐标和目标障碍物坐标；获取目标障碍物坐标到当前位置坐标和目标终点位置坐标连线的垂直距离；在垂直距离小于设定阈值时，根据当前位置坐标、目标终点位置坐标和目标障碍物坐标之间的位置关系确定机械臂的路径；机械臂的运动路径依次为：直线、圆弧线、直线。
[0022]根据本专利技术实施例的机械臂的路径规划方法，首先获取机械臂的当前位置坐标、目标终点位置坐标和目标障碍物坐标，然后再获取目标障碍物坐标到当前位置坐标和目标
终点位置坐标连线的垂直距离，并在垂直距离小于设定阈值时，根据当前位置坐标、目标终点位置坐标和目标障碍物坐标之间的位置关系确定机械臂的路径，其中，机械臂的运动路径依次为：直线、圆弧线、直线。由此，该方法能够对机械臂的移动路径做出更加合理、有效的规划，规划出机械臂搬运物料的最短路径，从而可以缩短搬运物料的时间，提升搬运效率，并能够有效防止在搬运过程中与障碍物发生碰撞。
[0023]为达到上述目的，本专利技术第三方面实施例提出了一种自移动设备，包括：自移动底盘、机械臂和料仓，自移动底盘，承载机械臂和料仓，自移动靠近或远离电路板加工设备；机械臂，位于电路板加工设备和料仓之间，以将料仓的电路板搬送到电路板加工设备，或者将电路板加工设备的电路板搬送到料仓；料仓，位于机械臂远离电路板加工设备一侧，以承载电路板加工设备待加工的电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械臂的路径规划方法，其特征在于，包括：获取机械臂的当前位置坐标、目标终点位置坐标和目标障碍物坐标；获取所述目标障碍物坐标到所述当前位置坐标和所述目标终点位置坐标连线的垂直距离；在所述垂直距离小于设定阈值时，根据所述当前位置坐标、所述目标终点位置坐标和所述目标障碍物坐标之间的位置关系确定所述机械臂的路径。2.根据权利要求1所述的机械臂的路径规划方法，其特征在于，获取目标终点位置坐标和目标障碍物坐标，包括：获取终点位置坐标和障碍物坐标；根据所述当前位置坐标和参考坐标确定偏移量；根据所述偏移量和所述终点位置坐标确定所述目标终点坐标，并根据所述偏移量和所述障碍物坐标确定所述目标障碍物坐标。3.根据权利要求1所述的机械臂的路径规划方法，其特征在于，获取机械臂的当前位置坐标，包括：通过设置在所述机械臂上的拍摄装置获取待移动物料的标定点坐标；根据所述标定点坐标与变换矩阵获取所述当前位置坐标。4.根据权利要求3所述的机械臂的路径规划方法，其特征在于，获取所述变换矩阵包括：基于所述当前位置，建立坐标系，控制所述机械臂移动和旋转；记录每次移动和旋转时所述机械臂的位置坐标和所述标定点坐标；根据每次旋转和移动时的所述机械臂的位置坐标和所述标定点坐标确定所述变换矩阵。5.根据权利要求1所述的机械臂的路径规划方法，其特征在于，根据所述当前位置坐标、所述目标终点位置坐标和所述目标障碍物坐标之间的位置关系确定所述机械臂的路径，包括：根据所述当前位置坐标和所述目标终点位置坐标获取所述当前位置与所述目标终点位置的连线；根据所述当前位置与所述目标终点位置的连线以及所述目标障碍物坐标确定所述当前位置到所述目标障碍物的第一位置，以及绕过所述目标障碍物的第二位置；根据所述当前位置、所述第一位置、所述第二位置和所述目标终点位置确定所述机械臂的路径。6.根据权利要求5所述的机械臂的路径规划方法，其特征在于，根据所述当前位置、所述第一位置、所述第二位置和所述目标终点位置确定所述机械臂的路径，包括：以所述目标障碍物坐标为球心，第一半径为半径得到第一球体，其中，所述第一半径用于指示待移动物料的外接球半径与障碍物外接球半径之和；获取所述当前位置和所述目标终点位置的连线与所述第一球体的交点坐标，记为所述第一位置和所述第二位置，其中，所述第一位置靠近所述当前位置，所述第二位置靠近所述目标终点位置；获取所述球心、所述第一位置和所述第二位置构成的弧；
将所述当前位置到所述第一位置、弧、所述第二位置到所述目标终点位置构成的路径作为所述机械臂的路径。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖启航，严路路，孟凡辉，
申请(专利权)人：苏州维嘉科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：