【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及烟草企业机器人，尤其涉及一种烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法。
技术介绍
1、目前，成品高架库采用机器人抓取件烟堆垛入库。在复杂的环境中，机器人需要避开障碍物，避免与其他物体发生碰撞。这是一个复杂的问题，需要解决机器人如何感知环境问题，如何在规划多段路径的情况下，确定最佳路径，使机器人路径最短、能耗最低、时间最短。
2、在现有的技术中，烟草工业企业的机器手系统被用于卷包车间和制丝车间内，主要用于搬运辅料、烟丝柜，成品件烟码垛。在机器人使用过程中，曾经出现机器人抓取件烟过程中，为了把件烟放置到合适位置，机器人手臂与各种线束发生缠绕，发生因线束越勒越紧，导致动力线中断，动力缺失，俗称机器人“自杀”的现象。
3、因此，亟需一种烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，以解决上述现有技术中的问题，能够使机器人路径更加优化。
2、本专利技术提供了一种烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其中，包括：
3、构建当前任务目标点的全局栅格地图，并将所述全局栅格地图划分为若干任务目标点；
4、构建机器人系统模型；
5、根据所述机器人系统模型，在所述全局栅格地图中，基于多任务目标点的通行代价确定多任务目标点的访问顺序，得到初步最优全局路径；
6、对所述初步最优全局路径进行路径再规划。
7、如上所述的烟草
8、以码垛机器人初始位置，第一个任务的出发点为中心零位，以东西向为x轴，南北向为y轴，垂直向为z轴，构建从出发原点到目的地全区域的全局栅格地图，其中，所述全局栅格地图包括任务点信息和障碍物信息；
9、将所述全局栅格地图划分为若干任务目标点，其中，将码垛目标区域作为任务目标点，并对障碍物进行标识，同时建立局部栅格地图。
10、如上所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其中，优选的是，所述构建机器人系统模型，具体包括：
11、根据机器人的动力学特性，建立机器人的运动方程，以构建机器人系统模型；
12、根据所述机器人系统模型，获取机器人的初始状态信息，所述初始状态信息包括初始位置、速度、加速度、角速度、方向、周边障碍物、目标位置信息和目标位置环境信息中的至少一个。
13、如上所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其中，优选的是，所述根据所述机器人系统模型，在所述全局栅格地图中，基于多任务目标点的通行代价确定多任务目标点的访问顺序，得到初步最优全局路径，具体包括：
14、建立每个任务目标点的代价函数；
15、根据各任务目标点的代价函数，分别将每个任务目标点作为初始点，通过广度优先算法遍历所有任务目标点，得到多组代价总和；
16、按照代价总和最小原则确定各任务目标点的访问顺序，得到机器人的初步最优全局路径。
17、如上所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其中，优选的是，所述建立每个任务目标点的代价函数，具体包括：
18、基于通行距离最低原则、任务优先原则和优先远离障碍物原则，建立每个任务目标点的代价函数，具体包括：
19、基于通行距离最低原则，计算机器人所在区域中心到任务目标点所在区域中心距离，作为距离代价；
20、基于任务优先原则，对任务按优先级排序，根据排序结果得到优先级代价；
21、基于优先远离障碍物原则，计算单次任务所通过区域的障碍物数量，作为障碍物代价；
22、对所述距离代价、所述优先级代价和障碍物代价进行加权求和，通过以下公式得到每个任务目标点的代价函数，
23、
24、其中，表示第i个任务目标点的代价，μdis表示距离代价的权重系数，qdis表示距离代价，ulev表示优先级代价的权重系数，qlev表示优先级代价，uobs表示障碍物代价的权重系数，qobs表示障碍物代价。
25、如上所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其中，优选的是，所述根据各任务目标点的代价函数，分别将每个任务目标点作为初始点，通过广度优先算法遍历所有任务目标点，得到多组代价总和，具体包括：
26、根据各任务目标点的代价函数，分别将每个任务目标点作为初始点，根据广度优先算法遍历所有任务目标点，通过以下公式得到机器人通过所有任务目标点的代价总和：
27、
28、其中，cost表示机器人通过所有任务目标点的代价总和，i表示第i个任务目标点，n表示任务目标点总数，fbreadfirst()表示广度优先遍历算法，表示第i个任务目标点的代价。
29、如上所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其中，优选的是，所述对所述初步最优全局路径进行路径再规划，具体包括：
30、将所述初步最优全局路径中的各分段路径划分为复杂路径和简单路径，其中，分段路径表示机器人从一个任务目标点到下一个任务目标点的路径；
31、针对简单路径，采用关节空间规划对所述初步最优全局路径进行路径再规划，以确定各个关节转角变化序列，并规划机械臂末端的空间运动轨迹；
32、针对复杂路径，采用笛卡尔空间规划对所述初步最优全局路径进行路径再规划。
33、如上所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其中，优选的是，所述关节空间规划包括点对点规划和多节点规划，
34、所述采用关节空间规划对所述初步最优全局路径进行路径再规划，以确定各个关节转角变化序列，并规划机械臂末端的空间运动轨迹，具体包括：
35、判断任务路径是否包括两个以上的节点，若是，则采用点对点规划对所述初步最优全局路径进行路径再规划；若否，则采用多节点规划对所述初步最优全局路径进行路径再规划。
36、如上所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其中，优选的是，所述采用点对点规划对所述初步最优全局路径进行路径再规划，具体包括：
37、以五次多项式，通过以下公式确定点对点路径规划方程：
38、θ(t)＝a0+a1(t-ts)+a2(t-ts)2+a3(t-ts)3+a4(t-ts)4+a5(t-ts)5 (3)
39、其中，θ(t)表示点对点路径规划方程，a0-a5表示五次多项式的参数，t表示当前时刻，ts表示起点时刻；
40、以起点和终点的角位移、角速度和角加速度，通过以下公式确定点对点路径规划方程的约束条件：
41、
42、根据约束条件，对点对点路径规划方程的参数进行求解，得到五次多项式的参数，求解结果如下：
43、
44、其本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其特征在于，所述构建当前任务目标点的全局栅格地图，并将所述全局栅格地图划分为若干任务目标点，具体包括：
3.根据权利要求1所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其特征在于，所述构建机器人系统模型，具体包括：
4.根据权利要求1所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其特征在于，所述根据所述机器人系统模型，在所述全局栅格地图中，基于多任务目标点的通行代价确定多任务目标点的访问顺序，得到初步最优全局路径，具体包括：
5.根据权利要求4所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其特征在于，所述建立每个任务目标点的代价函数，具体包括：
6.根据权利要求4所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其特征在于，所述根据各任务目标点的代价函数，分别将每个任务目标点作为初始点，通过广度优先算法遍历所有任务目标点，得到多组代价总和，具体包括：
7.根据权利要求1所述的烟草行业
8.根据权利要求7所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其特征在于，所述关节空间规划包括点对点规划和多节点规划，
9.根据权利要求8所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其特征在于，所述采用点对点规划对所述初步最优全局路径进行路径再规划，具体包括：
10.根据权利要求7所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其特征在于，所述采用笛卡尔空间规划对所述初步最优全局路径进行路径再规划，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其特征在于，所述构建当前任务目标点的全局栅格地图，并将所述全局栅格地图划分为若干任务目标点，具体包括：
3.根据权利要求1所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其特征在于，所述构建机器人系统模型，具体包括：
4.根据权利要求1所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其特征在于，所述根据所述机器人系统模型，在所述全局栅格地图中，基于多任务目标点的通行代价确定多任务目标点的访问顺序，得到初步最优全局路径，具体包括：
5.根据权利要求4所述的烟草行业成品库码垛机器人的路径规划方法，其特征在于，所述建立每个任务目标点的代价函数，具体包括：
6.根据权利要求4所述的烟草...
【专利技术属性】
技术研发人员：李国瑞，宋金华，殷俊，赵阳，李冠华，徐明，陈琳，童娇卿，孙峰，吕军锋，
申请(专利权)人：浙江中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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