【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及路径规划的一种基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，尤其涉及一种基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，还涉及应用该方法的基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡装置。
技术介绍
1、在不同轨迹规划空间中多种不同类型的运动段之间行进时，机器人的姿态和位置会发生改变，不能在不同类型的运动段之间实现平滑过渡。针对上述问题，现有技术方案是：在获取第一运动段和第二运动段之间进行转接的过渡路径时，对运动段进行离散化处理，以确定其中各个能够表征机器人关节在关节坐标空间中的位置和位姿的离散点，并根据过渡参数所确定的范围在多个离散点中确定过渡时的过渡离散点，结合过渡离散点的权重信息拟合得到平滑的过渡路径。
2、上述方案中，过渡路径的平滑效果依赖离散点个数、各个离散点对应的权重的选取以及决定光顺程度的光顺系数的确定。因此决定平滑效果的因素较多，实际应用难度可能较大，过渡段运动平稳性会降低。
技术实现思路
1、为解决现有的在不同轨迹规划空间中多种不同类型的运动段之间行进时，机器人的姿态和位置会发生改变，不能在不同类型的运动段之间实现平滑过渡的问题，本专利技术提供一种基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法及装置。
2、本专利技术采用以下技术方案实现：一种基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，其包括以下步骤：获取目标机器人的第一运动段以及第二运动段；基于所述目标机器人的关节自由度，获取贝塞尔曲线的基础函数；基于预设过渡参数以及中心控制顶点，获取所述贝塞尔曲线的终端控制顶点；基于所
3、作为上述方案的进一步改进，所述基于所述目标机器人的关节自由度，获取贝塞尔曲线的基础函数，包括如下步骤：基于所述目标机器人的关节自由度，获取贝塞尔曲线的维度；确定所述贝塞尔曲线的阶数；基于所述维度以及所述阶数，获取所述贝塞尔曲线的基础函数。
4、作为上述方案的进一步改进，所述预设过渡参数包括第一距离参数以及第二距离参数；所述基于预设过渡参数以及中心控制顶点，获取所述贝塞尔曲线的终端控制顶点，包括如下步骤：将所述第一运行段与所述第二运行段之间的衔接点确定为中心控制顶点；基于所述第一距离参数以及所述中心控制顶点，确定所述贝塞尔曲线的第一终端控制顶点；基于所述第二距离参数以及所述中心控制顶点，确定所述贝塞尔曲线的第二终端控制顶点。
5、作为上述方案的进一步改进，所述基于所述目标机器人在所述终端控制顶点的关节速度信息以及预设连续条件，获取所述贝塞尔曲线的次终端控制顶点，包括以下步骤：基于机器人正逆运动学模型，逆解计算出所述目标机器人在所述终端控制顶点的关节速度信息；基于所述关节速度信息，获取所述目标机器人在所述终端控制顶点的运行路径的曲率以及切线方向；基于所述曲率以及所述切线方向，获取所述贝塞尔曲线的次终端控制顶点。
6、作为上述方案的进一步改进，所述关节速度信息包括关节速度向量以及关节加速度向量；所述基于所述关节速度信息，获取所述目标机器人在所述终端控制顶点的运行路径的曲率以及切线方向，包括以下步骤：基于所述关节速度向量以及所述关节加速度向量，获取所述目标机器人在所述终端控制顶点的运行路径的曲率；基于所述关节速度向量所在方向，获取所述所述目标机器人在所述终端控制顶点的运行路径的切线方向。
7、作为上述方案的进一步改进，所述贝塞尔曲线的基础函数c(u)可以由下式进行表示：
8、
9、其中，pi表示各个控制顶点；n表示贝塞尔曲线的阶数；bi,n(u)表示各个控制顶点的权重：
10、
11、作为上述方案的进一步改进，所述贝塞尔曲线的阶数不小于4。
12、本专利技术还提供一种基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡装置，其应用上述任意所述基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，其包括：
13、运动段获取模块，其用于获取目标机器人的第一运动段以及第二运动段；
14、基础函数设定模块，其用于基于所述目标机器人的关节自由度，获取贝塞尔曲线的基础函数；
15、第一控制顶点获取模块，其用于基于预设过渡参数以及中心控制顶点，获取所述贝塞尔曲线的终端控制顶点；
16、第二控制顶点获取模块，其用于基于所述目标机器人在所述终端控制顶点的关节速度信息以及预设连续条件，获取所述贝塞尔曲线的次终端控制顶点；所述预设连续条件是指所述贝塞尔曲线在所述终端控制顶点的曲率以及切线方向与分别位于所述第一运动段以及所述第二运动段上的所述终端控制顶点处的曲率以及切线方向一致。
17、代入模块，其用于将所述中心控制顶点、所述终端控制顶点以及所述次终端控制顶点代入所述贝塞尔曲线的基础函数，获取所述目标机器人从所述第一运动段过渡到所述第二运动段的贝塞尔函数。
18、相较于现有的基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，本专利技术的基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法及装置具有以下有益效果：基于所述目标机器人的关节自由度，获取贝塞尔曲线的基础函数；
19、基于预设过渡参数以及中心控制顶点，首先获取目标机器人需要过渡的第一运动段以及第二运动段，基于目标机器人的关节自由度，获取贝塞尔曲线的基础函数，基于目标机器人在终端控制顶点的关节速度信息以及预设连续条件，获取贝塞尔曲线的次终端控制顶点；预设连续条件是指贝塞尔曲线在终端控制顶点的曲率以及切线方向与分别位于所述第一运动段以及所述第二运动段上的所述终端控制顶点处的曲率以及切线方向一致，通过上述方法构建的bezier曲线在第一运动段过渡到bezier曲线的第一过渡点处的曲率以及切线方向与第一运动段在第一过渡点处的曲率以及切线方向一致；并且bezier曲线在过渡到第二运动段的第二过渡点处的曲率以及切线方向与第二运动段在第二过渡点处的曲率以及切线方向一致；保证了几何二阶连续，避免了bezier曲线和运动段过渡点处速度和加速度发生跳变，实现了不同空间路径的平滑过渡。
20、该基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡装置，其有益效果与上述的基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法的有益效果相同，在此不再做赘述。
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1.一种基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，其特征在于，所述基于所述目标机器人的关节自由度，获取贝塞尔曲线的基础函数，包括如下步骤：
3.如权利要求1所述的基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，其特征在于，所述预设过渡参数包括第一距离参数以及第二距离参数；所述基于预设过渡参数以及中心控制顶点，获取所述贝塞尔曲线的终端控制顶点，包括如下步骤：
4.如权利要求1所述的基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，其特征在于，所述基于所述目标机器人在所述终端控制顶点的关节速度信息以及预设连续条件，获取所述贝塞尔曲线的次终端控制顶点，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，其特征在于，所述关节速度信息包括关节速度向量以及关节加速度向量；所述基于所述关节速度信息，获取所述目标机器人在所述终端控制顶点的运行路径的曲率以及切线方向，包括以下步骤：
6.如权利要求1所述的基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，其特
7.如权利要求6所述的基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，其特征在于，所述贝塞尔曲线的阶数不小于4。
8.一种基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡装置，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】
1.一种基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，其特征在于，所述基于所述目标机器人的关节自由度，获取贝塞尔曲线的基础函数，包括如下步骤：
3.如权利要求1所述的基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，其特征在于，所述预设过渡参数包括第一距离参数以及第二距离参数；所述基于预设过渡参数以及中心控制顶点，获取所述贝塞尔曲线的终端控制顶点，包括如下步骤：
4.如权利要求1所述的基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，其特征在于，所述基于所述目标机器人在所述终端控制顶点的关节速度信息以及预设连续条件，获取所述贝塞尔曲线的次终端控制顶点，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的基于贝塞尔曲线的空间路径平滑过渡方法，其特征在于，所述关节速度信息包括关节速度向量以及关节...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏洪兴，唐冬冬，崔元洋，赵锦强，刘刚，袁紫衣，
申请(专利权)人：遨博北京智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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