一种码垛机器人的避障方法技术

本发明专利技术公开了一种码垛机器人的避障方法，属于机器人技术领域。本发明专利技术提供的避障方法适用于圆柱坐标式四自由度混联码垛机器人在码垛过程中避免碰撞的问题。所述的码垛过程包括第一过程码垛机器人的腕部底面中心把货物从传送带一固定位置抓取点S到抓取点正上方一点S0；第二过程垛机器人的腕部底面中心从抓取点正上方一点S0到放置点上方一点T0，需要腰座转动，水平滑块以及竖直滑块移动，同时这一过程需要判断其所走路径之内是否有障碍物，如果有需要进行避障处理；第三过程码垛机器人的腕部底面中心从放置点上方一点T0到放置点T；第四过程码垛机器人的腕部底面中心从放置点T到抓取点S。本发明专利技术的货物码垛避障方法适应性强，简单易行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人
，涉及ー种码垛机器人的避障方法，具体地说，是指一种圆柱坐标式四自由度混联码垛机器人的自动避障方法。
技术介绍
码垛机器人不仅提高产品的质量和劳动生产率，而且保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，同时对于节约原材料消耗以及降低生产成本也有着十分重要的意义。将エ业机器人技术应用于运输エ业，使码垛自动化，可以加快物流速度，获得整齐一致的物垛，減少物料的破损和浪费。近年来，随着我国机械自动化水平的不断提高，码垛机器人应用逐渐广泛，并且已经形成了一种发展趋势。关于码垛机器人的相关文献如下參考文献[I]:张志强，臧冀原，负超.混联码垛机器人运动学分析及仿真[J].机械设计，2010，27 (11):47-51。參考文献[2]:尹春娜.混联码垛机器人机构选型设计及最大工作空间分析[J].机电产品开发与创新，2011，24(1):18-20。參考文献[3]:宁凤燕，员超.MJR码垛机器人机构设计与工作空间分析[A].机械技术史及机械设计.北京北京航空航天大学，2008 :177-182。參考文献[4]:熊有伦，唐立新，丁汉.机器人技术基础[M].武汉华中科技大学出版社，1996 :1-110。參考文献[5]:余晓明.四自由度码垛机器人设计及其控制系统性能研究[D].四川西南交通大学，2008。參考文献[6]:李伟光，许阳钊.搬运机器人的轨迹规划[J].控制与检测.2010，05 :83-85。參考文献[7]:李传龙，郭刚，朱海宁.四自由度混联码垛机器人运动学分析与仿真[J].中国制造业信息化，2011，40 (23)46-48。专利技术内容在码垛机器人应用中，可能会有障碍物，本专利技术的目的是为了给圆柱坐标式四自由度混联码垛机器人提供一种避障的方法，以保证机器人在码垛中安全的快速运动。码垛机器人抓取箱式或袋式货物，将这些货物码成预定垛型。根据垛型或障碍物的不同，码垛机器人需尽可能快速的完成机器人动作，避免碰到障碍物。本专利技术提供的避障方法的特点是能够根据障碍物的位置和大小自动规划路径，达到避开障碍物快速完成码垛任务的目的。本专利技术提供的避障方法适用于圆柱坐标式四自由度混联码垛机器人在码垛过程中避免碰撞的问题。所述的避障方法首先对码垛机器人各个过程进行轨迹规划，包括第一过程、第二过程、第三过程和第四过程，其中，第一过程是指码垛机器人的腕部底面中心把货物从传送带一固定位置抓取点S取下，到抓取点正上方一点Stl的过程；第二过程是指码垛机器人的腕部底面中心从抓取点正上方一点Stl到放置点上方一点Ttl的过程；第三过程是指码垛机器人的腕部底面中心从放置点上方一点Ttl到放置点T的过程；第四过程是指码垛机器人的腕部底面中心从放置点T到抓取点S的过程。本专利技术中所述的避障方法是指在第ニ过程，如果有障碍，需要进行如下过程来实现当腰座作回转运动时，在xOy平面投影，所扫过区域为ー扇形，若此时障碍物不在此扇形区域内，则认为此时路径无障碍，此时障碍物四个顶点的坐标(Xi，yi)需满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种码垛机器人的避障方法，其特征在于：所述的避障方法针对码垛机器人第二过程，即码垛机器人的腕部底面中心从抓取点正上方一点S0到放置点上方一点T0的过程，如果满足公式（19），同时满足公式（14）~（18）中的一个或者几个，并且不满足公式（10），才能认定码垛的路径上有障碍物；其中，公式（19）如下：min{zS+H1,zT+H2}-c1≤zP+c0≤zmaxmax{zS+H1,zT+H2}≤zmax---(19)其中：zmax为码垛机器人的腕部底面中心所能抬到的最大高度，数值上等于在求解工作空间时的最高点的z坐标值；将障碍物投影到xOy平面内，并将障碍物四条边命名为l1、l2、l3、l4，转动腰座时的轨迹最外缘方程为：x2+y2=rmax2rmax2=(xi±a12)2+(yi2±b12)2i=S,T---(12)其中：rmax为货物在随腰座回转过程中到动坐标系原点O最远点；障碍物四条边线方程为：y=yP(xP≤x≤xP+a0)l1x=xP+a0(yP≤y≤yP+b0)l2y=yP+b0(xP≤x&le;xP+a0)l3x=xP(yP≤y≤yP+b0)l4---(13)将l1中的y值代入（12）中得x=±rmax2-yp2xP≤x≤xP+a0---(14)将l2中的x值代入（12）中得x=±rmax2-(xP+a0)2yP≤y≤yP+b0---(15)将l3中的y值代入（12）中得x=±rmax2-(yP+b0)2xP≤x≤xP+a0---(16)将l4中的x值代入（12）中得y=±rmax2-xp2yP≤y≤yP+b0---(17)将障碍物的四个顶点到动坐标系O？xyz的原点O的最近距离与rmax相比较：即min{xP2+yP2,(xP+a0)2+yP2,(xP+a0)2+(yP+b0)2,xP2+(yP+b0)2}≤rmax---(18)方程（10）为障碍物的四个顶点坐标(xi，yi)满足的条件：yi-ys-a12xs-b12xi<0,i=1,2,3,4yi-yT-b12xT+a12xi<0,i=1,2,3,4---(10)由于码垛路径上有障碍物，故需要进行避障处理，即：先将货物抬高H1′，使zP+c0<min{zS+H1,zT+H2}-c1+H1′≤zmaxmax{zS+H1,zT+H2}≤zmax---(20)然后同时转动腰座、移动水平滑块和竖直滑块；根据公式（9）：θ1=arctanyONxONθ2=-arctanyONxONxC=a(xON2+yON2+d1-d3)b+azA=-cd(zON+d4-d2)---(9)腰座转动角度为：θ1=arctanYTXT-arctanYSXS,水平滑块移动：xC=a(xT2+yT2-xN2+yN2)b+a,竖直滑块移动：zA=-cd|(zT+H2)-zN|,其中：zN=zS+H1+H1′xN=xS2+yS2cos(arctanyTxT)yN=xS2+yS2sin(arctanyTxT)yNxN=yTxT---(21)按照上述的过程进行，避障实现抓取点正上方一点S0到放置点正上方一点T0的运动。...

【技术特征摘要】
1.一种码垛机器人的避障方法，其特征在于所述的避障方法针对码垛机器人第二过程，即码垛机器人的腕部底面中心从抓取点正上方一点Stl到放置点上方一点Ttl的过程，如果满足公式(19)，同时满足公式(14) (18)中的一个或者几个，并且不满足公式(10)，才能认定码垛的路径上有障碍物；其中，公式(19)如下2.根据权利要求I所述的ー种码垛机器人的避障方法，其特征在于码垛机器人码垛经过四个过程第一过程是指码垛机器人的腕部底面中心把货物从传送带一固定位置抓取点S取下，到抓取点正上方一点Stl的过程；第二过程是指码垛机器人的腕部底面中心从抓取点正上方一点Stl到放置点上方一点Ttl的过程；第三过程是指码垛机器人的腕部底面中心从放置点上方一点Ttl到放置点T的过程；第四过程是指码垛机器人的腕部底面中心从放置点T到抓取点S的过程。3.根据权利要求I所述的ー种码垛机器人的避障方法，其特征在于在进行所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈友东，吴秋龙，季旭东，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：