【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物样本库构建的一种基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，尤其涉及一种基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，还涉及应用该方法的基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划装置。
技术介绍
1、一般的，机械臂的运动轨迹包括路径和速度轮廓两个属性。路径指的是机械臂在运动时，工具末端tcp在运动空间划过的几何形状，而速度轮廓指的是工具末端tcp沿路径行走时其速度的变化曲线，通常轨迹规划时是先确定运动路径，然后再进行速度规划，最后根据速度轮廓的结果在路径上采样生成轨迹点。
2、在现有技术中，在对机器人机械臂在关节空间规划轨迹时，是直接从起始状态到终止状态进行规划，同时保证各关节同步运动，即时间同步。然而在路径上进行速度规划时会因为机器人各机械臂的关节在不同的约束下规划出来的路径轨迹不同，从而使得各关节运行的起始状态与终止状态一致，但是各关节的关节空间轨迹的相位不同步。
技术实现思路
1、为解决在现有技术中无法保证机器人机械臂各关节的关节空间轨迹的相位同步的技术问题，本专利技术提供一种基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法及装置。
2、本专利技术采用以下技术方案实现：一种基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，其包括以下步骤：设置目标机器人机械臂在预设起点以及预设终点之间的末端运行路径的第一表达式；所述第一表达式中包含所述目标机器人机械臂的末端运行位置与第一自然参数之间的待求解函数关系式；对所述第一表达式进行积分运算，获取表示所述末端运行路径弧长的第
3、作为上述方案的进一步改进，所述对所述第一表达式进行积分运算，获取表示所述末端运行路径弧长的第二表达式，包括以下步骤：确定所述第一自然参数的变化范围；在所述第一自然参数的变化范围内，利用辛普森积分法对所述第一表达式所对应曲线进行积分计算，获取所述目标机器人机械臂在预设起点以及预设终点之间的末端运动路径的弧长变量与所述第一自然参数之间的第二表达式。
4、作为上述方案的进一步改进，所述基于所述第一表达式以及所述第二表达式，获取所述末端运行路径与所述末端运行路径弧长之间的第一映射关系，包括如下步骤：基于所述第二表达式，获取所述第一自然参数与所述末端运行路径弧长之间的第二映射关系；基于所述第一自然参数与所述末端运行路径弧长之间的映射关系，获取所述末端运行路径与所述末端运行路径弧长之间的第一映射关系。
5、作为上述方案的进一步改进，所述基于预先设定的所述目标机器人机械臂在末端运行路径上的速度约束条件以及所述第一映射关系，获取所述末端运行路径弧长所对应的速度约束条件，包括以下步骤：分别对所述第一映射关系两端进行一次求导，获取所述末端运行路径对应速度以及所述末端运行路径弧长所对应速度之间的第三映射关系；分别对所述第一映射关系两端进行二次求导，获取所述末端运行路径对应加速度以及所述末端运行路径弧长所对应加速度之间的第四映射关系；基于所述第三映射关系以及所述第四映射关系，将所述目标机器人机械臂在末端运行路径上的速度约束条件转化所述末端运行路径弧长的速度约束条件。
6、作为上述方案的进一步改进，所述速度约束条件包括速度约束以及加速度约束；所述基于所述第三映射关系以及所述第四映射关系，将所述目标机器人机械臂在末端运行路径上的速度约束条件转化所述末端运行路径弧长的速度约束条件，包括以下步骤：基于所述第三映射关系，将所述目标机器人机械臂在末端运行路径上的速度约束条转化为所述末端运行路径弧长的速度约束；基于所述第四映射关系，将所述目标机器人机械臂在末端运行路径上的加速度约束条转化为所述末端运行路径弧长的加速度约束。
7、作为上述方案的进一步改进，所述利用速度规划算法在所述末端运行路径弧长的速度约束条件下，求解出所述第二表达式，包括以下步骤：利用double s曲线在所述末端运行路径弧长上规划出弧长加速度函数；基于所述弧长加速度函数，获取与所述弧长加速度函数对应的弧长速度函数；基于所述弧长速度函数，获取与所述弧长速度函数对应的位置函数；基于所述位置函数，求解出所述第二表达式。
8、作为上述方案的进一步改进，所述基于所述第二表达式求解出所述第一表达式，包括以下步骤：在所述第二表达式所对应曲线上选取若干采样点；基于所述采样点、所述第三映射关系以及所述第四映射关系，求解出所述第一表达式。。
9、本专利技术还提供一种基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划装置，其应用上述任意所述基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，其包括：
10、第一表达式设置模块，其用于设置目标机器人机械臂在预设起点以及预设终点之间的末端运行路径的第一表达式；所述第一表达式中包含所述目标机器人机械臂的末端运行位置与第一自然参数之间的待求解函数关系式；
11、第二表达式获取模块，其用于对所述第一表达式进行积分运算，获取表示所述末端运行路径弧长的第二表达式；
12、第一映射关系获取模块，其用于基于所述第一表达式以及所述第二表达式，获取所述末端运行路径与所述末端运行路径弧长之间的第一映射关系；
13、约束条件获取模块，其用于基于预先设定的所述目标机器人机械臂在末端运行路径上的速度约束条件以及所述第一映射关系，获取所述末端运行路径弧长所对应的速度约束条件；
14、第一求解模块，其用于利用速度规划算法在所述末端运行路径弧长的速度约束条件下，求解出所述第二表达式；
15、第二求解模块，其用于基于所述第二表达式求解出所述第一表达式。
16、相较于现有的基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，本专利技术的基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法及装置具有以下有益效果：设置目标机器人机械臂在预设起点以及预设终点之间的末端运行路径的第一表达式；对第一表达式进行积分运算，获取表示末端运行路径弧长的第二表达式；基于第一表达式以及第二表达式，获取末端运行路径与末端运行路径弧长之间的第一映射关系；基于预先设定的目标机器人机械臂在末端运行路径上的速度约束条件以及第一映射关系，获取末端运行路径弧长所对应的速度约束条件；利用速度规划算法在末端运行路径弧长的速度约束条件下，求解出第二表达式；基于第二表达式求解出第一表达式，通过上述方法将高维的末端运行路径转化为一维的末端运行路径弧长，同时也将机器人机械臂末端在关节空间的末端运行路径上的速度约束条件转化为以末端运行路径弧长为变量的速度约束条件，在该速度约束条件下以末端运行路径弧长为变量为基础进行速度规划，由于该速度规划仅在末端运行路径弧长一个维度上进行，因此即使各关节在关节空间的速度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述对所述第一表达式进行积分运算，获取表示所述末端运行路径弧长的第二表达式，包括以下步骤：
3.如权利要求1所述的基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述基于所述第一表达式以及所述第二表达式，获取所述末端运行路径与所述末端运行路径弧长之间的第一映射关系，包括如下步骤：
4.如权利要求1所述的基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述速度约束条件包括速度约束以及加速度约束；所述基于预先设定的所述目标机器人机械臂在末端运行路径上的速度约束条件以及所述第一映射关系，获取所述末端运行路径弧长所对应的速度约束条件，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述基于所述第三映射关系以及所述第四映射关系，将所述目标机器人机械臂在末端运行路径上的速度约束条件转化所述末端运行路径弧长的速度约束条件，包括以下步
6.如权利要求3所述的基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述利用速度规划算法在所述末端运行路径弧长的速度约束条件下，求解出所述第二表达式，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述基于所述第二表达式求解出所述第一表达式，包括以下步骤：
8.一种基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划装置，所述装置包括：
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述对所述第一表达式进行积分运算，获取表示所述末端运行路径弧长的第二表达式，包括以下步骤：
3.如权利要求1所述的基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述基于所述第一表达式以及所述第二表达式，获取所述末端运行路径与所述末端运行路径弧长之间的第一映射关系，包括如下步骤：
4.如权利要求1所述的基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述速度约束条件包括速度约束以及加速度约束；所述基于预先设定的所述目标机器人机械臂在末端运行路径上的速度约束条件以及所述第一映射关系，获取所述末端运行路径弧长所对应的速度约束条件，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的基于关节空间相位同步的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述基于所述第三映射关系以及所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋仲康，刘刚，袁紫衣，
申请(专利权)人：遨博山东智能机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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