【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能制造领域，尤其涉及一种面向零件检测的机械臂避障轨迹生成方法、装置。
技术介绍
1、机械臂具有良好的可重复性及高度灵活性，已广泛应用于各类工业场景。在进行扫描检测作业时，通常需要人工示教待检测工艺点，进而形成连续检测轨迹。然而，人工示教方法无法满足自动化检测需求，尤其是面向长桁等大尺寸复合材料零件检测时，人工示教检测效率低，重复性差。为实现自动化检测，可在仿真环境中规划出检测轨迹，从而引导实体机械臂完成扫描检测任务。
2、现有的实施方法存在以下问题：
3、1.由于工件、工装、机械臂及其末端激光扫描装置复杂的相对位置关系，根据工件三维模型生成的检测工艺点并非全部可达，易导致轨迹生成失败。
4、2.各工艺点处机械臂逆解选取策略缺乏依据，造成机械臂姿态变化较大，进而导致机械臂动作不连续。
5、3.在机械臂关节空间进行路径搜索，计算量大，规划时间长，影响实际检测效率。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种面向零件检测的机械臂避障轨迹生成方法、装置，解决了机械臂检测轨迹生成成功率低，机械臂动作不连续，检测效率低等问题。
2、一种面向零件检测的机械臂避障轨迹生成方法，包括：
3、根据待检测工件三维模型生成检测工艺点；
4、将工件坐标系下的工艺点坐标转换成在机器人基坐标系下表示；
5、根据机械臂运动学模型参数构建机械臂逆运动学解析解模型，获取机械臂在各工艺点的多组逆解；
7、以机械臂相邻目标位姿关节空间变化最小为准则，根据所述非碰撞解确定机械臂在各工艺点的目标姿态；
8、将环境和障碍物约束表示在构型空间中，在所述构型空间中搜索过所有目标姿态的路径，根据所述路径生成检测轨迹。
9、在本专利技术的一种实施例中，所述将工件坐标系下的工艺点坐标转换成在机器人基坐标系下表示，具体包括：获取工件坐标系和机器人基坐标系的关系；确定工件上的工艺点坐标；根据所述工件坐标系和机器人基坐标系的关系，将工件坐标系下的工艺点坐标转换成在机器人基坐标系下表示的坐标。
10、在本专利技术的一种实施例中，所述在所述构型空间中搜索过所有目标姿态的路径，具体包括：采用rrtconnect算法在构型空间中搜索并规划相邻目标姿态间的无碰撞运动路径；采用五次样条曲线对规划出的运动路径进行平滑处理。
11、在本专利技术的一种实施例中，所述根据所述路径生成检测轨迹，具体包括：基于机械臂关节速度和加速度的约束，采用时间最优轨迹规划算法对已有路径添加关节角速度和角加速度信息，得到检测轨迹。
12、在本专利技术的一种实施例中，采用rrtconnect算法在构型空间中搜索并规划相邻目标姿态间的无碰撞运动路径，具体包括：定义起始点和目标点在构型空间中的位置；初始化根节点，将其设置为起始点；
13、重复以下步骤直到达到停止条件：
14、a.从根节点开始，使用随机采样方法生成新的节点；
15、b.对于新生成的节点，检查其是否与现有路径或障碍物相交；如果没有相交，将其添加到路径中；
16、c.如果新节点与现有路径或障碍物相交，则选择一个与新节点最近的现有节点，并将其作为连接点；
17、d.更新连接点的邻居节点列表，包括新节点；
18、确定路径的起始点和结束点，并计算路径的长度；
19、如果路径长度小于预设的最小长度阈值，则将路径视为可行路径；否则，重新执行步骤a-d，直到满足停止条件或达到最大迭代次数；
20、可视化路径结果。
21、在本专利技术的一种实施例中，所述采用五次样条曲线对规划出的运动路径进行平滑处理，具体包括：确定运动路径的起始点和结束点，以及运动路径中的控制点；利用所述控制点，通过五次样条插值方法拟合出一条平滑的曲线；将曲线上的每个点的坐标，转化为对应的姿态信息，进而确定平滑的运动路径。
22、在本专利技术的一种实施例中，所述采用时间最优轨迹规划算法对已有路径添加关节角速度和角加速度信息，基于机械臂关节速度和加速度的约束，得到检测轨迹，具体包括：确定已有路径表达式，基于所述已有路径表达式获取该路径的一阶时间导数和二阶时间导数；基于关节速度约束，根据所述一阶时间导数确定第一不等式；对所述第一不等式求解得到满足关节速度约束下的最大速度曲线v1；基于关节加速度约束，根据所述二阶时间导数确定第二不等式；对所述第二不等式求解得到满足关节加速度约束下的最大速度曲线v2；根据所述最大速度曲线v1和所述最大速度曲线v2确定最大速度曲线v3，作为最优检测轨迹。
23、一种面向零件检测的机械臂避障轨迹生成装置，包括：
24、坐标转换模块，用于根据待检测工件三维模型生成检测工艺点；将工件坐标系下的工艺点坐标转换成在机器人基坐标系下表示；
25、碰撞检测模块，用于根据机械臂运动学模型参数构建机械臂逆运动学解析解模型，获取机械臂在各工艺点的多组逆解；对各组逆解进行碰撞检测，确定逆解中的非碰撞解；
26、目标姿态获取模块，用于以机械臂相邻目标位姿关节空间变化最小为准则，根据所述非碰撞解确定机械臂在各工艺点的目标姿态；
27、检测轨迹生成模块，用于将环境和障碍物约束表示在构型空间中，在所述构型空间中搜索过所有目标姿态的路径，根据所述路径生成检测轨迹。
28、一种面向零件检测的机械臂避障轨迹生成设备，包括：
29、至少一个处理器；以及，
30、与所述至少一个处理器通过总线通信连接的存储器；其中，
31、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被执行，以实现如上述各实施例任一项所述的方法。
32、一种非易失性存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令由处理器执行，以实现如上述各实施例任一项所述的方法。
33、本专利技术提供了一种面向零件检测的机械臂避障轨迹生成方法、装置，至少包括以下有益效果：
34、1.输入工艺点位置，根据机械臂本体、检测球头、工件及工装间的干涉关系能够快速筛选出无碰撞可达工艺点，降低规划失败的可能性。
35、2.以关节空间连续变化量最小为准则，保证了机械臂在相邻工艺点间姿态变化量较小，生成路径平滑柔顺。
36、3.相比于在机械臂关节空间搜索，将搜索空间转换到构型空间中，能加快路径搜索速度。
37、4.该方法无需人工示教，只需输入待检测工艺点，即可根据机械臂与工件工装相对位置关系生成柔顺避障路径，引导机械臂快速扫描检测，自动化程度高。
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1.一种面向零件检测的机械臂避障轨迹生成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将工件坐标系下的工艺点坐标转换成在机器人基坐标系下表示，具体包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述构型空间中搜索过所有目标姿态的路径，具体包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述路径生成检测轨迹，具体包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用RRTConnect算法在构型空间中搜索并规划相邻目标姿态间的无碰撞运动路径，具体包括：
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用五次样条曲线对规划出的运动路径进行平滑处理，具体包括：
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用时间最优轨迹规划算法基于机械臂关节速度和加速度约束，对已有路径添加关节角速度和角加速度信息，得到检测轨迹，具体包括：
8.一种面向零件检测的机械臂避障轨迹生成装置，其特征在于，包括：
9.一种面向零件检测的机械臂避障轨迹生成设备，其特征在于，
10.一种非易失性存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令由处理器执行，以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种面向零件检测的机械臂避障轨迹生成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将工件坐标系下的工艺点坐标转换成在机器人基坐标系下表示，具体包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述构型空间中搜索过所有目标姿态的路径，具体包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述路径生成检测轨迹，具体包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用rrtconnect算法在构型空间中搜索并规划相邻目标姿态间的无碰撞运动路径，具体包括：
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宇翔，袁士琳，高源，陈智超，
申请(专利权)人：商飞智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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