【技术实现步骤摘要】
一种针对个体头部的机器人多目标路径规划系统和方法
[0001]本专利技术涉及机器人路径规划
，特别地，涉及一种针对个体头部的机器人多目标路径规划系统和方法。
技术介绍
[0002]使用机器人系统辅助执行定位与跟踪，在准确性、可重复性以及系统操作员易用性等方面具有强大的优势。然而，尽管机器人系统具有上述优势，但是在现有的头部路径规划技术中，由于个体头部形状结构的个体差异性，在针对头部进行路径规划完成后进行多目标靶点的切换过程中，从当前目标靶点运动到下一目标靶点时，针对不同的个体，末端工具不能采取同样的移动路径，为头部的多目标靶点的切换带来了困难，另外，若末端工具的行进路径规划不合理，在其行进过程中很有可能会与个体头部发生碰撞，引起安全问题。目前的研究大多采用圆球或椭球模型对个体头部进行包络，使得末端工具的规划路径在包络模型外面，由于受试者头部与包络模型形状不一致，进而使规划路径更长，且末端工具位姿调整困难。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种针对个体头部的机器人多目标路径规划系统和方法...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种针对个体头部的机器人多目标路径规划系统，其特征在于，该系统通过机械臂带动所述机械臂夹持的末端工具在所述个体头部上方沿规划路径移动，该系统包括：头部模型接收模块，用于接收所述个体头部的三维模型；视觉定位模块，用于对所述个体头部进行视觉定位，以得到在机械臂基坐标系下的所述个体头部的区域位姿数据；头部模型配准模块，用于根据所述区域位姿数据将所述个体头部与所述三维模型进行配准，以得到在机械臂基坐标系下的在所述个体头部上预先设置的多个靶点的靶点位姿数据；以及头部多目标路径规划模块，用于根据所述多个靶点中的两个靶点的靶点位姿数据获取所述三维模型中对应的多条路径曲线，计算所述多条路径曲线的曲线长度并将最短曲线长度对应的路径曲线作为所述两个靶点之间的规划路径。2.根据权利要求1所述的针对个体头部的机器人多目标路径规划系统，其特征在于，所述头部多目标路径规划模块包括：曲线获取单元，用于根据所述多个靶点中的两个靶点的靶点位姿数据获取所述三维模型中对应的多条路径曲线；长度计算单元，用于计算所述多条路径曲线的曲线长度；以及规划路径选取单元，用于将所述多条路径曲线中具有最短曲线长度的路径曲线选取作为所述两个靶点之间的规划路径。3.根据权利要求2所述的针对个体头部的机器人多目标路径规划系统，其特征在于，所述曲线获取单元还用于：经过所述两个靶点的连线的多个平面分别在所述三维模型上确定多条模型曲线；以及针对所述多条模型曲线中的每一条模型曲线，将模型曲线外扩偏移固定距离得到所述多条路径曲线。4.根据权利要求3所述的针对个体头部的机器人多目标路径规划系统，其特征在于，所述长度计算单元还用于：对所述多条路径曲线中的每一条路径曲线进行分段插值，分别在每一条路径曲线上得到多个插值点；根据所述两个靶点的靶点位姿数据针对每一条路径曲线计算对应的多个插值点的位姿数据及所述两个靶点对应的起点和终点的位姿数据；以及根据每一条路径曲线上的多个插值点的位姿数据及所述两个靶点对应的起点和终点的位姿数据分别计算得到所述多条路径曲线的曲线长度。5.根据权利要求4所述的针对个体头部的机器人多目标路径规划系统，其特征在于，在每一条路径曲线上得到多个插值点及多个插值点的位姿数据包括：在所述两个靶点的连线上取等间隔的多个中间点；针对所述多条模型曲线中的每一条模型曲线，通过与所述两个靶点的连线垂直并分别经过每一个中间点的面将所述多个中间点分别投影到所述多条模型曲线上，分别在每一条模型曲线上得到多个投影点；根据所述两个靶点的靶点位姿数据计算得到每一条模型曲线上的多个投影点的位姿数据；
针对所述多条模型曲线中的每一条模型曲线，分别沿与模型曲线的每一个投影点处的切平面垂直且经过相应投影点的线将所述多个投影点分别映射到所述多条路径曲线上，分别在每一条路径曲线上得到多个插值点；针对所述多条模型曲线中的每一条模型曲线，分别沿与模型曲线上的两个靶点处的切平面垂直且经过相应靶点的线将所述两个靶点分别映射到所述多条路径曲线上，分别在每一条路径曲线上得到所述两个靶点对应的起点和终点；以及根据每一条模型曲线上的多个投影点的位姿数据和所述两个靶点的位姿数据及所述固定距离计算得到每一条路径曲线上的多个插值点的位姿数据及所述两个靶点对应的起点和终点的位姿数据。6.一种针对个体头部的机器人多目标路径...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄军芬，陆闯，曹莹瑜，薛龙，邹勇，黄继强，胡帅，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：
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