一种不同作业要求下的机械臂奇异区规避方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种不同作业要求下的机械臂奇异区规避方法

【技术实现步骤摘要】
一种不同作业要求下的机械臂奇异区规避方法及系统


[0001]本专利技术涉及机械臂控制
，具体是涉及一种不同作业要求下的机械臂奇异区规避方法
、
系统
、
设备及介质
。

技术介绍

[0002]在笛卡尔空间实际运行过程中，因机械臂存在奇异性，使得末端执行器的局部丧失向任意方向运动的能力，机器人在奇异点及其所在奇异区运动时容易出现关节超速和运动不连续的现象，如果不及时发现奇异区并对其进行规避，会对机器人本体带来一定的损害，也不利于机器人更好地完成自身的作业任务
。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种不同作业要求下的机械臂奇异区规避方法
、
系统
、
设备及介质，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件
。
[0004]第一方面，提供一种不同作业要求下的机械臂奇异区规避方法，包括：
[0005]根据机械臂的运动学模型，确定关节坐标系与笛卡尔坐标系间的变换矩阵；
[0006]在所述机械臂的笛卡尔空间运动轨迹上标记出所有作业区，再根据每个作业区中设有的若干个插值点所关联的若干个运动信息和所述变换矩阵，从所述所有作业区中识别出所有奇异区；
[0007]根据所述所有作业区所关联的奇异规避评价参数库，为所述所有奇异区分配相应的奇异规避策略
。
[0008]进一步地，所述根据每个作业区中设有的若干个插值点所关联的若干个运动信息和所述变换矩阵，从所述所有作业区中识别出所有奇异区包括：
[0009]对于所述所有作业区中的任一作业区，
[0010]步骤
1、
根据该作业区中设有的第
i
个插值点的运动信息和所述变换矩阵，判断第
i
个插值点是否符合奇异点判断标准；若否，执行步骤2；若是，在第
i
个插值点处赋予奇异区起始标识，调用快速查询策略选取后面的单个插值点并对其赋予奇异区结束标识，再执行步骤2；
[0011]步骤
2、
判断
i
＜
N
是否成立，
N
为该作业区中设有的插值点数量；若是，将
i+1
赋值给
i
，返回执行步骤1；若否，根据该作业区中赋予的所有奇异区起始标识和所有奇异区结束标识，从该作业区中识别出全部奇异区
。
[0012]进一步地，所述调用快速查询策略选取后面的单个插值点并对其赋予奇异区结束标识包括：
[0013]步骤
11、
判断
i
＜
N
‑
S
是否成立，其中
S
为该作业区关联的检测步长；若是，将
i+S
赋值给
i
，执行步骤
12
；若否，在该作业区中的最后一个插值点处赋予奇异区结束标识；
[0014]步骤
12、
根据该作业区中设有的第
i
个插值点的运动信息和所述变换矩阵，判断第
i
个插值点是否符合奇异点判断标准；若是，返回执行步骤
11
；若否，在第
i
个插值点处赋予
奇异区结束标识
。
[0015]进一步地，所述根据该作业区中设有的第
i
个插值点的运动信息和所述变换矩阵，判断第
i
个插值点是否符合奇异点判断标准包括：
[0016]第
i
个插值点的运动信息包括所述机械臂在第
i
个插值点处的空间位置和欧拉角，利用所述变换矩阵对所述空间位置和所述欧拉角进行运动学逆解，得到所述机械臂在第
i
个插值点处的当前关节角度值和下一个关节角度值；
[0017]根据所述当前关节角度值
、
所述下一个关节角度值以及两者之间的时间步长，确定第
i
个插值点关联的奇异判断值，并判断其是否落在给定阈值范围内；若是，判断第
i
个插值点不符合奇异点判断标准；若否，判断第
i
个插值点符合奇异点判断标准
。
[0018]进一步地，所述该作业区关联的检测步长是由该作业区中设有的插值点数量和该作业区关联的频率因子来决定的
。
[0019]进一步地，当该作业区中并未赋予奇异区起始标识和奇异区结束标识时，判断该作业区中不存在奇异区
。
[0020]进一步地，所述根据所述所有作业区所关联的奇异规避评价参数库，为所述所有奇异区分配相应的奇异规避策略包括：
[0021]对于所述所有作业区中存在奇异区的任一作业区，从给定的奇异规避评价参数库中获取该作业区关联的所述机械臂的运动权重参数，包括无位姿要求权重
、
末端位姿权重
、
末端方向权重和末端位置权重；
[0022]根据所述运动权重参数，确定该作业区关联的奇异规避评价值；
[0023]调用给定的奇异规避策略数据库对所述奇异规避评价值进行查询分配，得到该作业区中的全部奇异区允许采用的奇异规避策略
。
[0024]第二方面，提供一种不同作业要求下的机械臂奇异区规避系统，包括：
[0025]确定模块，用于根据机械臂的运动学模型，确定关节坐标系与笛卡尔坐标系间的变换矩阵；
[0026]识别模块，用于在所述机械臂的笛卡尔空间运动轨迹上标记出所有作业区，再根据每个作业区中设有的若干个插值点所关联的若干个运动信息和所述变换矩阵，从所述所有作业区中识别出所有奇异区；
[0027]分配模块，用于根据所述所有作业区所关联的奇异规避评价参数库，为所述所有奇异区分配相应的奇异规避策略
。
[0028]第三方面，提供一种计算机设备，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以实现如第一方面所述的不同作业要求下的机械臂奇异区规避方法
。
[0029]第四方面，提供一种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如第一方面所述的不同作业要求下的机械臂奇异区规避方法
。
[0030]本专利技术至少具有以下有益效果：在从任一作业区中识别奇异区的过程中，仅需要在确定奇异区起始标识之后切换采用合适的检测步长来选择排列在后的插值点进行计算判断以获取到对应的奇异区结束标识，而无需对奇异区内的所有插值点均进行计算判断，可以加快奇异区检测速度，节省计算资源；由于不同作业区具有对应的奇异规避评价值，针对存在奇异区的任一作业区，选择与其对应的奇异规避评价值相匹配的奇异规避策略以对
其内部的全部奇异区进行轨迹修正，可以使得机器人更好地完成自身的作业任务，并且在完成任务的过程中最大程度地降低因机械臂奇异性所带来的损害<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种不同作业要求下的机械臂奇异区规避方法，其特征在于，包括：根据机械臂的运动学模型，确定关节坐标系与笛卡尔坐标系间的变换矩阵；在所述机械臂的笛卡尔空间运动轨迹上标记出所有作业区，再根据每个作业区中设有的若干个插值点所关联的若干个运动信息和所述变换矩阵，从所述所有作业区中识别出所有奇异区；根据所述所有作业区所关联的奇异规避评价参数库，为所述所有奇异区分配相应的奇异规避策略
。2.
根据权利要求1所述的不同作业要求下的机械臂奇异区规避方法，其特征在于，所述根据每个作业区中设有的若干个插值点所关联的若干个运动信息和所述变换矩阵，从所述所有作业区中识别出所有奇异区包括：对于所述所有作业区中的任一作业区，步骤
1、
根据该作业区中设有的第
i
个插值点的运动信息和所述变换矩阵，判断第
i
个插值点是否符合奇异点判断标准；若否，执行步骤2；若是，在第
i
个插值点处赋予奇异区起始标识，调用快速查询策略选取后面的单个插值点并对其赋予奇异区结束标识，再执行步骤2；步骤
2、
判断
i
＜
N
是否成立，
N
为该作业区中设有的插值点数量；若是，将
i+1
赋值给
i
，返回执行步骤1；若否，根据该作业区中赋予的所有奇异区起始标识和所有奇异区结束标识，从该作业区中识别出全部奇异区
。3.
根据权利要求2所述的不同作业要求下的机械臂奇异区规避方法，其特征在于，所述调用快速查询策略选取后面的单个插值点并对其赋予奇异区结束标识包括：步骤
11、
判断
i
＜
N
‑
S
是否成立，其中
S
为该作业区关联的检测步长；若是，将
i+S
赋值给
i
，执行步骤
12
；若否，在该作业区中的最后一个插值点处赋予奇异区结束标识；步骤
12、
根据该作业区中设有的第
i
个插值点的运动信息和所述变换矩阵，判断第
i
个插值点是否符合奇异点判断标准；若是，返回执行步骤
11
；若否，在第
i
个插值点处赋予奇异区结束标识
。4.
根据权利要求3所述的不同作业要求下的机械臂奇异区规避方法，其特征在于，所述根据该作业区中设有的第
i
个插值点的运动信息和所述变换矩阵，判断第
i
个插值点是否符合奇异点判断...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯荣章，黄键，赵永杰，谭文俊，罗永华，
申请(专利权)人：佛山智能装备技术研究院，
类型：发明
国别省市：