机构运动路径优化方法及装置与流程

本发明涉及设备路径处理的领域，具体而言，涉及一种机构运动路径优化方法及装置。

背景技术：

在相关技术中，机器人在实际应用时，比如打磨或者喷涂等领域，往往需要预先寻找一条轨迹，但是当前主流生成轨迹的方式是根据实体的相关线路或者实体模型中面的边来规划轨迹路线，在需要对实体模型的面进行轨迹规划时，就必须借助其他信息来对面进行规划，例如，借助立方体的棱柱或棱线来实现路径的简约路径规划。但是这种生成轨迹的方式，往往需要借助实体或者实体模型自身的线条或者其它辅助信息，但是对于一些圆形，如圆柱体等，由于圆柱体等内无明显的线条，导致轨迹规划过程中，线路变化多样，无法准确生成相应的轨迹线。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种机构运动路径优化方法及装置，以至少解决相关技术中对于圆形平面，难以确定轨迹线，导致路径规划效率低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种机构运动路径优化方法，包括：获取待生成的截面的参考平面信息，其中，所述参考平面信息至少包括：法向量和平面位置；获取待截面个数和截面起始距离；根据所述待截面个数、所述参考平面的平面位置和所述截面起始距离，沿着所述参考平面的法向量确定多个目标截面的位置；根据每个目标截面的位置、截面方程以及求交面方程，确定与各个目标截面对应的截面线；根据所述与各个目标截面对应的截面线，确定在实体模型上的轨迹路径。

进一步地，所述方法还包括：获取在进行截面时的虚拟物体的引导线位置；根据所述引导线位置，从引导线生成截面，并确定所述截面与所述虚拟物体的交线。

进一步地，所述引导线的法线垂直于所述截面；且所述截面的中心点位于所述引导线的初始点位置。

进一步地，在确定所述截面与所述虚拟物体的交线之后，所述方法还包括：确定所述截面与所述虚拟物体的多个相交线；根据所述多个相交线的长度和宽度，确定所述截面的长度和宽度；确定所述交线的起始点和结束点。

进一步地，在确定所述截面与所述虚拟物体的交线之后，所述方法包括：根据所述交线的位置、交线的长度和所述截面的个数，确定多个截面线。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种机构运动路径优化装置，包括：第一获取单元，用于获取待生成的截面的参考平面信息，其中，所述参考平面信息至少包括：法向量和平面位置；第二获取单元，用于获取待截面个数和截面起始距离；第一确定单元，用于根据所述待截面个数、所述参考平面的平面位置和所述截面起始距离，沿着所述参考平面的法向量确定多个目标截面的位置；第二确定单元，用于根据每个目标截面的位置、截面方程以及求交面方程，确定与各个目标截面对应的截面线；第三确定单元，用于根据所述与各个目标截面对应的截面线，确定在实体模型上的轨迹路径。

进一步地，所述机构运动路径优化装置还包括：第三获取单元，用于获取在进行截面时的虚拟物体的引导线位置；生成单元，用于根据所述引导线位置，从引导线生成截面，并确定所述截面与所述虚拟物体的交线。

进一步地，所述引导线的法线垂直于所述截面；且所述截面的中心点位于所述引导线的初始点位置。

进一步地，所述机构运动路径优化装置还包括：第一确定模块，用于在确定所述截面与所述虚拟物体的交线之后，确定所述截面与所述虚拟物体的多个相交线；第二确定模块，用于根据所述多个相交线的长度和宽度，确定所述截面的长度和宽度；第三确定模块，用于确定所述交线的起始点和结束点。

进一步地，所述机构运动路径优化装置包括：第四确定模块，用于在确定所述截面与所述虚拟物体的交线之后，根据所述交线的位置、交线的长度和所述截面的个数，确定多个截面线。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质用于存储程序，其中，所述程序在被处理器执行时控制所述存储介质所在设备执行上述任意一项所述的机构运动路径优化方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任意一项所述的机构运动路径优化方法。

在本发明实施例中，采用先获取待生成的截面的参考平面信息，其中，参考平面信息至少包括：法向和平面位置，并获取待截面个数和截面起始距离，然后根据待截面个数、参考平面的平面位置和截面起始距离，沿着参考平面的法向量确定多个目标截面的位置，最后根据每个目标截面的位置、截面方程以及求交面方程，确定与各个目标截面对应的截面线，根据所述与各个目标截面对应的截面线，确定在实体模型上的轨迹路径。在该实施例中，可以通过截面个数和截面起始距离，以及相应的参考平面信息，来确定出截面所处的位置，从而确定出截面线，通过该截面线可以实现圆形上对应路径的规划，沿着该截面线行走或者进行工业动作，实现物品或者其它实体的路径规划，进而解决相关技术中对于圆形平面，难以确定轨迹线，导致路径规划效率低的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种可选的机构运动路径优化方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的一种生成截面的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种生成多截面的示意图；

图4是根据本发明实施例的另一种生成截面的示意图；

图5是根据本发明实施例中的一种生成多个截面的示意图；

图6是根据本发明实施例的一种机构运动路径优化装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为便于用户理解本发明，下面对本发明各实施例中涉及的部分术语或名词做出解释：

轨迹点：包含三维空间坐标和取向的数据包。

轨迹边：对应于机器人行走时变化幅度相同的边。

本发明下述实施例可以应用于各种轨迹生成领域，尤其是对于生产设备、教育设备、机器人等领域，例如，工业机器人或教育机器人，本发明下述实施例可以通过辅助信息确定一系列的截面来和求交面求交线，引导线和参考面就是分别借助边线和其他平面来生成截面的两种方式，类似于经线和纬线区别。即本发明下述实施例中可以确定两种生成截面，并确定相应的截面线，在得到截面线后就可以依据该截面线准确进行圆形平面的路径规划，这两种方式都可以应用于各种圆形平面或者圆柱等涉及到圆的路径规划中。

可选的，本发明实施例应用的范围可以包括下述至少之一：轨迹规划软件、机器人控制系统、工业生产轨迹规划等等。应用的生产范围包括但不限于：打磨、喷涂(如汽车喷涂)、工业抛光或者激光刻字等。例如，可以通过本发明实施例实现空心圆柱的搬运，设计基于截面线的路径轨迹。

下面通过各个实施例来说明本发明。

根据本发明实施例，提供了一种机构运动路径优化方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的一种可选的机构运动路径优化方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤s102，获取待生成的截面的参考平面信息，其中，参考平面信息至少包括：法向和平面位置；

步骤s104，获取待截面个数和截面起始距离；

步骤s106，根据待截面个数、参考平面的平面位置和截面起始距离，沿着参考平面的法向量确定多个目标截面的位置；

步骤s108，根据每个目标截面的位置、截面方程以及求交面方程，确定与各个目标截面对应的截面线；

步骤s110，根据与各个目标截面对应的截面线，确定在实体模型上的轨迹路径。

通过上述步骤，可以采用先获取待生成的截面的参考平面信息，其中，参考平面信息至少包括：法向和平面位置，并获取待截面个数和截面起始距离，然后根据待截面个数、参考平面的平面位置和截面起始距离，沿着参考平面的法向量确定多个目标截面的位置，最后根据每个目标截面的位置、截面方程以及求交面方程，确定与各个目标截面对应的截面线，根据与各个目标截面对应的截面线，确定在实体模型上的轨迹路径。在该实施例中，可以通过截面个数和截面起始距离，以及相应的参考平面信息，来确定出截面所处的位置，从而确定出截面线，通过该截面线可以实现圆形上对应路径的规划，沿着该截面线行走或者进行工业动作，实现物品或者其它实体的路径规划，进而解决相关技术中对于圆形平面，难以确定轨迹线，导致路径规划效率低的技术问题。

下面对上述各个步骤进行说明。上述步骤s102至s108指示了一种通过参考面的方式来实现求截面的方式，进而实现截面线的求取。

步骤s102，获取待生成的截面的参考平面信息，其中，参考平面信息至少包括：法向量和平面位置。

本发明实施例中可以预先选定参考面，图2是根据本发明实施例的一种生成截面的示意图，如图2所示，在确定截面时，可以预先选取圆柱的一个原面或者其它面作为参考面。

其中，在获取参考平面信息时，可以使用平面方程得到参考面的法向量和平面位置。例如，在图2中在参考面的中间有向上的一个箭头，该箭头即可以定义为法向量。而平面位置，对于不同的圆柱、球或者其它设备而言，依据不同的情况确定不同数量的参考面。

步骤s104，获取待截面个数和截面起始距离。

该待截面个数和截面起始距离可以是预先设定，例如，对于待截面个数，开发人员或者用户自行设定需要截取的截面数量，以得到多个截面。而截面起始距离，可以是指，在设定截面个数后，确定待截取的截面距离上述参考面的距离。可选的，在本发明实施例中，还可以设置截面距离，该截面距离指示各个截面之间的距离，例如，在截面个数大于等于2时，两两相邻截面之间的距离。图3是根据本发明实施例的一种生成多截面的示意图，如图3所示，需要截取的待截面个数为5个，这样就需要确定出每两个截面之间的距离。

可选的，上述待截面个数、截面起始距离、截面距离以及参考面都可以是用户通过预设应用软件自行设置的，而后台服务器根据这些数据控制机器人或者其它设备自动生成截面。当然，该方式仅仅是一种举例说明，并不限定具体的截面生成方式。

步骤s106，根据待截面个数、参考平面的平面位置和截面起始距离，沿着参考平面的法向量确定多个目标截面的位置。

即可以根据参考面的位置、设定的待截面个数和截面起始距离沿着参考面的法向量确定截面的位置，即可以沿着法向量所指示的方向来确定出各个截面的位置。如对于图2和图3而言，可以在得到法向量与圆柱的高度重合时，与圆柱最上方的参考面平行，然后根据该平行方式和截面距离来确定每个截面的位置。

可选的，在求取每个截面的位置，还可以通过各个截面方程或者其它截面指定标识线来确定。

步骤s108，根据每个目标截面的位置、截面方程以及求交面方程，确定与各个目标截面对应的截面线。

可选的，截面线可以是指截面与实体(或实体模型)的交线，例如，对于图2中示出的内容而言，在得到截面所处的位置后，确定圆柱与截面的交线，然后可以定义该交线为截面线。然后依据一个点确定截面线的起点，如图2中的点1。

另一种可选的，在本发明实施例中可以通过截面方程和求交面方程依次求出截面线。

步骤s110，根据与各个目标截面对应的截面线，确定在实体模型上的轨迹路径。

即可以在得到各个截面线后，通过截面线得到在实体模型上的一条轨迹路径，以让机器人或者其它设备根据路径进行打磨、刻字、喷涂等工作。

下面通过另一种方式，即通过引导线来求出截面和截面线。

在本发明一可选的实施例中，上述截面线生成方法还包括：获取在进行截面时的虚拟物体的引导线位置；根据引导线位置，从引导线生成截面，并确定截面与虚拟物体的交线。

图4是根据本发明实施例的另一种生成截面的示意图，如图4所示，预先设定一条引导线，通过该引导线，确定出截面。可选的，本发明实施例中的引导线可以是根据每个虚拟物体或者实体模型自行生成的，引导线的数量为至少一个。

上述通过引导线生成截面的方式，可以是针对机器人的机械臂进行工作(如打磨或者喷涂)时，寻找的截面，进而通过截面生成的截面线来调整工作位置，例如，调整机械臂如何在圆柱或者其它圆形、球形等平面上行走时轨迹。

从引导线生成截面求出交线，会先求一个面，如图2中所示，平面可以为a1，中心点可以位于初始点，法线垂直于该面a1。即引导线的法线垂直于截面；且截面的中心点位于引导线的初始点位置。

另一种可选的，在确定截面与虚拟物体的交线之后，方法还包括：确定截面与虚拟物体的多个相交线；根据多个相交线的长度和宽度，确定截面的长度和宽度；确定交线的起始点和结束点。

即可以通过上述平面的长宽，求相交线的长度和宽度，进而得到起始点和结束点，在图2中首点可以理解为起始点，而终止点可以理解为结束点。

本发明实施例中可以通过各种截面方程或者求交面的方程求出相交线。

进一步地，在确定截面与虚拟物体的交线之后，上述方法包括：根据交线的位置、交线的长度和截面的个数，确定多个截面线。

图5是根据本发明实施例中的一种生成多个截面的示意图，如图5所示，可以根据多个引导线，来生成相应数量的截面。

另一种可选的，从平面生成截面，法线定切面，依据法线的方向和截面输入的数值，确定出截面。

通过本发明实施例，可以应用于机械打磨或喷涂等领域中，在实际工作时，可以通过机器人等设备预先选定参考平面或者引导线，分别生成相应的截面，进而得到相应的截面线，可选的，以参考平面为例，本发明实施例中，根据平面方程即可以获得参考平面的法向和位置，根据参考平面的位置、设定的截面个数和起始距离沿着参考平面的法向确定截面的位置(即截面方程可以确定)。然后根据每个截面方程和求交面方程依次求出截面线。通过辅助信息确定一系列的截面来和求交面求交线，引导线和参考面就是分别借助边线和其他平面来生成截面的两种方式，类似于经线和纬线区别。求取的截面线与工业应用中需要的截面线对应，机器人或者其它设备可以沿着该截面线工作，例如，沿着截面线进行喷涂、打磨或者激光刻字等。

下面通过另一种可选的实施例来说明本发明。

图6是根据本发明实施例的一种机构运动路径优化装置的示意图，如图6所示，该装置可以包括：第一获取单元61，第二获取单元63，第一确定单元65，第二确定单元67，第三确定单元69，其中，

第一获取单元61，用于获取待生成的截面的参考平面信息，其中，参考平面信息至少包括：法向量和平面位置

第二获取单元63，用于获取待截面个数和截面起始距离；

第一确定单元65，用于根据待截面个数、参考平面的平面位置和截面起始距离，沿着参考平面的法向量确定多个目标截面的位置；

第二确定单元67，用于根据每个目标截面的位置、截面方程以及求交面方程，确定与各个目标截面对应的截面线；

第三确定单元69，根据与各个目标截面对应的截面线，确定在实体模型上的轨迹路径。即可以在得到各个截面线后，通过截面线得到在实体模型上的一条轨迹路径，以让机器人或者其它设备根据路径进行打磨、刻字、喷涂等工作。

上述机构运动路径优化装置，可以通过第一获取单元61先获取待生成的截面的参考平面信息，其中，参考平面信息至少包括：法向和平面位置，并通过第二获取单元63获取待截面个数和截面起始距离，然后通过第一确定单元65根据待截面个数、参考平面的平面位置和截面起始距离，沿着参考平面的法向量确定多个目标截面的位置，最后通过第二确定单元67根据每个目标截面的位置、截面方程以及求交面方程，确定与各个目标截面对应的截面线；通过第三确定单元69根据与各个目标截面对应的截面线，确定在实体模型上的轨迹路径。在该实施例中，可以通过截面个数和截面起始距离，以及相应的参考平面信息，来确定出截面所处的位置，从而确定出截面线，通过该截面线可以实现圆形上对应路径的规划，沿着该截面线行走或者进行工业动作，实现物品或者其它实体的路径规划，进而解决相关技术中对于圆形平面，难以确定轨迹线，导致路径规划效率低的技术问题。

可选地，机构运动路径优化装置还包括：第三获取单元，用于获取在进行截面时的虚拟物体的引导线位置；生成单元，用于根据引导线位置，从引导线生成截面，并确定截面与虚拟物体的交线。

另一种可选地，引导线的法线垂直于截面；且截面的中心点位于引导线的初始点位置。

可选地，机构运动路径优化装置还包括：第一确定模块，用于在确定截面与虚拟物体的交线之后，确定截面与虚拟物体的多个相交线；第二确定模块，用于根据多个相交线的长度和宽度，确定截面的长度和宽度；第三确定模块，用于确定交线的起始点和结束点。

可选地，机构运动路径优化装置包括：第四确定模块，用于在确定截面与虚拟物体的交线之后，根据交线的位置、交线的长度和截面的个数，确定多个截面线。

上述的机构运动路径优化装置还可以包括处理器和存储器，上述第一获取单元61，第二获取单元63，第一确定单元65，第二确定单元67等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

上述处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来确定与各个目标截面对应的截面线。

上述存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)，存储器包括至少一个存储芯片。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，存储介质用于存储程序，其中，程序在被处理器执行时控制存储介质所在设备执行上述任意一项的机构运动路径优化方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述任意一项的机构运动路径优化方法。

本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：获取待生成的截面的参考平面信息，其中，参考平面信息至少包括：法向量和平面位置；获取待截面个数和截面起始距离；根据待截面个数、参考平面的平面位置和截面起始距离，沿着参考平面的法向量确定多个目标截面的位置；根据每个目标截面的位置、截面方程以及求交面方程，确定与各个目标截面对应的截面线；根据与各个目标截面对应的截面线，确定在实体模型上的轨迹路径。

可选地，上述处理器在执行程序时，还可以实现以下步骤：获取在进行截面时的虚拟物体的引导线位置；根据引导线位置，从引导线生成截面，并确定截面与虚拟物体的交线。

进一步地，引导线的法线垂直于截面；且截面的中心点位于引导线的初始点位置。

可选地，上述处理器在执行程序时，还可以实现以下步骤：在确定截面与虚拟物体的交线之后，确定截面与虚拟物体的多个相交线；根据多个相交线的长度和宽度，确定截面的长度和宽度；确定交线的起始点和结束点。

可选地，上述处理器在执行程序时，还可以实现以下步骤：在确定截面与虚拟物体的交线之后，根据交线的位置、交线的长度和截面的个数，确定多个截面线。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：获取待生成的截面的参考平面信息，其中，参考平面信息至少包括：法向量和平面位置；获取待截面个数和截面起始距离；根据待截面个数、参考平面的平面位置和截面起始距离，沿着参考平面的法向量确定多个目标截面的位置；根据每个目标截面的位置、截面方程以及求交面方程，确定与各个目标截面对应的截面线；根据与各个目标截面对应的截面线，确定在实体模型上的轨迹路径。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。