多轨迹段过渡控制方法、装置和电子设备制造方法及图纸

本申请提供一种多轨迹段过渡控制方法、装置和电子设备，通过获取机器人所需运动至的至少三个目标路点，将至少三个目标路点作为一组控制窗口，按预设步长滑动控制窗口，基于滑动得到的控制窗口中的目标路点规划得到控制窗口内的弧形轨迹段。结合控制窗口内由每两个目标路点构成的直线轨迹段及得到的弧形轨迹段，控制机器人完成目标路点之间的过渡行进。本方案中，通过规划弧形轨迹段的方式，可以在需多轨迹配合的情况下基于弧形轨迹段实现过渡，无需在过渡时减速至零再加速，避免了多次加减速过程，并且，采用窗口滑动方式进行实时规划，满足规划的实时性要求，提高控制的效率及实时性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
多轨迹段过渡控制方法、装置和电子设备


[0001]本申请涉及控制
，具体而言，涉及一种多轨迹段过渡控制方法、装置和电子设备。

技术介绍

[0002]随着协作机器人技术的快速发展，人们对于机器人的功能需求不断提高，而机器人行进中直线轨迹控制需求高，由于机器人作业时往往需要多段直线轨迹相配合，因此，对于机器人的多直线轨迹进行前瞻控制十分重要。
[0003]在现有技术中多直线轨迹配合控制的方式主要是，在直线轨迹上降速到零之后衔接另一条直线轨迹。这种方式下整个控制过程中，会有多个加减速的过程，导致控制效率低。

技术实现思路

[0004]本申请的目的包括，例如，提供了一种多轨迹段过渡控制方法、装置和电子设备，其能够采用弧形过渡以避免多次加减速过程，且采用窗口滑动方式实现实时规划，满足高实时性要求。
[0005]本申请的实施例可以这样实现：
[0006]第一方面，本申请提供一种多轨迹段过渡控制方法，所述方法包括：
[0007]获取机器人所需运动至的至少三个目标路点，其中，每相邻两个目标路点构成一条直线轨迹段；
[0008]将至少三个目标路点作为一组控制窗口；
[0009]按预设步长滑动控制窗口，基于滑动得到的控制窗口中的目标路点规划得到所述控制窗口内的弧形轨迹段；
[0010]结合所述控制窗口内的直线轨迹段和弧形轨迹段，控制所述机器人完成目标路点之间的过渡行进。
[0011]在可选的实施方式中，所述控制窗口中具有三个目标路点，所述基于滑动得到的控制窗口中的目标路点规划得到所述控制窗口内的弧形轨迹段的步骤，包括：
[0012]确定滑动得到的控制窗口中首目标路点与中间目标路点之间的第一直线轨迹段，以及所述中间目标路点与尾目标路点之间的第二直线轨迹段；
[0013]根据所述第一直线轨迹段、第二直线轨迹段及设置的圆弧半径，确定弧形轨迹段的过渡点和圆弧圆心点；
[0014]基于所述过渡点和圆弧圆心点规划得到所述控制窗口内的弧形轨迹段。
[0015]在可选的实施方式中，所述根据所述第一直线轨迹段、第二直线轨迹段及设置的圆弧半径，确定弧形轨迹段的过渡点和圆弧圆心点的步骤，包括：
[0016]根据所述第一直线轨迹段和第二直线轨迹段计算得到两者之间的夹角；
[0017]基于所述第一直线轨迹段、第二直线轨迹段、夹角和设置的圆弧半径确定弧形轨
迹段的两个过渡点；
[0018]根据所述两个过渡点、夹角和圆弧半径，确定所述圆弧圆心点。
[0019]在可选的实施方式中，所述根据所述两个过渡点、夹角和圆弧半径，确定所述圆弧圆心点的步骤，包括：
[0020]确定所述两个过渡点之间的过渡段与所述夹角的角平分线之间的交点；
[0021]根据所述交点与所述中间目标路点之间的线段、所述夹角和所述圆弧半径，确定所述圆弧圆心点。
[0022]在可选的实施方式中，所述基于所述第一直线轨迹段、第二直线轨迹段、夹角和设置的圆弧半径确定弧形轨迹段的两个过渡点的步骤，包括：
[0023]基于所述第一直线轨迹段、夹角和设置的圆弧半径确定弧形轨迹段的第一过渡点；
[0024]基于所述第二直线轨迹段、夹角和设置的圆弧半径确定弧形轨迹段的第二过渡点。
[0025]在可选的实施方式中，所述结合所述控制窗口内的直线轨迹段和弧形轨迹段，控制所述机器人完成目标路点之间的过渡行进的步骤，包括：
[0026]在除最后一个控制窗口之外的其他控制窗口内，结合所述其他控制窗口内的直线轨迹段和弧形轨迹段，并按设置的第一加速度系数控制所述机器人按加速运动方式或匀速运动方式完成所述目标路点之间的过渡行进；
[0027]在到达所述最后一个控制窗口时，控制所述机器人按已有运动方式完成所述最后一个控制窗口的弧形轨迹段的行进后，按设置的第二加速度系数控制所述机器人按减速运动方式完成最后一段直线轨迹段的行进。
[0028]在可选的实施方式中，设置加速运动方式下的第一加速度系数的步骤，包括：
[0029]根据获取的初始速度、初始加速度和速度最大阈值，计算得到加速运动方式下的第一时长；
[0030]对由所述第一时长、初始速度、速度最大阈值及加速运动方式下的第一距离构成的第一方程进行二次求导，确定加速运动方式下的第一加速度系数。
[0031]在可选的实施方式中，设置减速运动方式下的第二加速度系数的步骤，包括：
[0032]根据所需行进的总距离、加速运动下的第一距离和匀速运动下的距离，计算得到减速运动方式下的第二距离；
[0033]根据所述第二距离、速度最大阈值和初始加速度，计算得到减速运动方式下的第二时长，并根据所述速度最大阈值、初始加速度和第二时长计算得到末速度；
[0034]对由所述第二时长、末速度、速度最大阈值及减速运动方式下的第二距离构成的第二方程进行二次求导，确定减速运动方式下的第二加速度系数。
[0035]第二方面，本申请提供一种多轨迹段过渡控制装置，所述装置包括：
[0036]获取模块，用于获取机器人所需运动至的至少三个目标路点，其中，每相邻两个目标路点构成一条直线轨迹段；
[0037]划设模块，用于将至少三个目标路点作为一组控制窗口；
[0038]规划模块，用于按预设步长滑动控制窗口，基于滑动得到的控制窗口中的目标路点规划得到所述控制窗口内的弧形轨迹段；
[0039]控制模块，用于结合所述控制窗口内的直线轨迹段和弧形轨迹段，控制所述机器人完成目标路点之间的过渡行进。
[0040]第三方面，本申请提供一种电子设备，包括一个或多个存储介质和一个或多个与存储介质通信的处理器，一个或多个存储介质存储有处理器可执行的机器可执行指令，当智能设备运行时，处理器执行所述机器可执行指令，以执行前述实施方式中任意一项所述的方法步骤。
[0041]本申请实施例的有益效果包括，例如：
[0042]本申请提供一种多轨迹段过渡控制方法、装置和电子设备，通过获取机器人所需运动至的至少三个目标路点，将至少三个目标路点作为一组控制窗口，按预设步长滑动控制窗口，基于滑动得到的控制窗口中的目标路点规划得到控制窗口内的弧形轨迹段。结合控制窗口内由每两个目标路点构成的直线轨迹段及得到的弧形轨迹段，控制机器人完成目标路点之间的过渡行进。本方案中，通过规划弧形轨迹段的方式，可以在需多轨迹配合的情况下基于弧形轨迹段实现过渡，无需在过渡时减速至零再加速，避免了多次加减速过程，并且，采用窗口滑动方式进行实时规划，满足规划的实时性要求，提高控制的效率及实时性。
附图说明
[0043]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多轨迹段过渡控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取机器人所需运动至的至少三个目标路点，其中，每相邻两个目标路点构成一条直线轨迹段；将至少三个目标路点作为一组控制窗口；按预设步长滑动控制窗口，基于滑动得到的控制窗口中的目标路点规划得到所述控制窗口内的弧形轨迹段；结合所述控制窗口内的直线轨迹段和弧形轨迹段，控制所述机器人完成目标路点之间的过渡行进。2.根据权利要求1所述的多轨迹段过渡控制方法，其特征在于，所述控制窗口中具有三个目标路点，所述基于滑动得到的控制窗口中的目标路点规划得到所述控制窗口内的弧形轨迹段的步骤，包括：确定滑动得到的控制窗口中首目标路点与中间目标路点之间的第一直线轨迹段，以及所述中间目标路点与尾目标路点之间的第二直线轨迹段；根据所述第一直线轨迹段、第二直线轨迹段及设置的圆弧半径，确定弧形轨迹段的过渡点和圆弧圆心点；基于所述过渡点和圆弧圆心点规划得到所述控制窗口内的弧形轨迹段。3.根据权利要求2所述的多轨迹段过渡控制方法，其特征在于，所述根据所述第一直线轨迹段、第二直线轨迹段及设置的圆弧半径，确定弧形轨迹段的过渡点和圆弧圆心点的步骤，包括：根据所述第一直线轨迹段和第二直线轨迹段计算得到两者之间的夹角；基于所述第一直线轨迹段、第二直线轨迹段、夹角和设置的圆弧半径确定弧形轨迹段的两个过渡点；根据所述两个过渡点、夹角和圆弧半径，确定所述圆弧圆心点。4.根据权利要求3所述的多轨迹段过渡控制方法，其特征在于，所述根据所述两个过渡点、夹角和圆弧半径，确定所述圆弧圆心点的步骤，包括：确定所述两个过渡点之间的过渡段与所述夹角的角平分线之间的交点；根据所述交点与所述中间目标路点之间的线段、所述夹角和所述圆弧半径，确定所述圆弧圆心点。5.根据权利要求3所述的多轨迹段过渡控制方法，其特征在于，所述基于所述第一直线轨迹段、第二直线轨迹段、夹角和设置的圆弧半径确定弧形轨迹段的两个过渡点的步骤，包括：基于所述第一直线轨迹段、夹角和设置的圆弧半径确定弧形轨迹段的第一过渡点；基于所述第二直线轨迹段、夹角和设置的圆弧半径确定弧形轨迹段的第二过渡点。6.根据权利要求1所述的多轨迹段过渡控制方法，其特征在于，所述结合所述控制窗口内的直线轨迹段和弧形轨迹段，控制所述机器人完成目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：查文斌，
申请(专利权)人：法奥意威苏州机器人系统有限公司，
类型：发明
国别省市：