一种实时空间路径规划方法与流程

本发明属于路径规划领域，特别是一种实时空间路径规划方法。

背景技术：

1、在现有的空间路径规划算法中，将空间网格化或者采用随机采样的方式讲空间划分为小区域，并采用启发式搜索的方式规划点到点之间的路径。而这些路径规划算法随着空间维度增加计算复杂度指数增长，计算时间往往不能满足实时线上系统的需求，这就导致并且规划的路径无法保证就是起始点和终点之间的最短路径。并且在传统的路径规划算法仅考虑机器人末端的位置路径规划而没有考虑机器人安装底座移动的情况，因此我们提出一种在线的实时空间路径规划算法，同时考虑机器人末端执行器和移动底座的因素。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种实时空间路径规划方法。

2、本发明的目的在于提供一种实时空间路径规划方法，包括如下步骤，

3、1)在全局坐标系下将移动底盘建模为移动质点；

4、2)将第一个关节建立为坐标系，通过齐次变换矩阵得到底盘质点坐标系和第一个关节坐标系的相对位置关系，将第二个关节建立为坐标系，通过齐次变换矩阵得到第一个关节坐标系和第二个关节坐标系的相对位置关系，得到第二个关节坐标系原点在全局坐标系下的坐标；

5、3)以第二关节坐标系原点为中心，连杆长度为半径建立末端球工作空间；

6、4)由球工作空间和直线约束方程的交集得到路径候选点集；

7、5)得出约束交集空间交集之后将该点集作为约束空间映射到末端执行器的关节空间中，此时结合约束条件即可得到工作空间路径点集，该点集即为下一时刻打顶机构末端在全局坐标系下的坐标。

8、优选的，在步骤5)中约束条件包括关节空间的约束条件、无碰撞空间约束条件、时间约束条件、能量最优约束条件。

9、本发明具有以下优点：

10、1、本发明是一种实时空间路径规划算法，该算法通过将机器人的末端工作空间建模为球空间，将机器人工作路径建模为从起点到终点的直线。根据当前机器人的基座的位置和机器人模型求解机器人末端工作球空间，并通过求解球空间和工作路路径直线求解机器人下一时刻机器人末端机构的全局三维空间路径候选点集，最后通过时间、能量最优约束从候选点集中求解最优路径点坐标。通过上述工作空间和路径建模方式极大的减少求解路径点时的计算量，达到实时系统的应用需求。

11、2、本发明是一种实时空间路径规划算法，该算法将机器人底座的位置和机器人数学模型作为输入建模工作空间，将机器人末端工作空间和末端位置任务作为约束条件，最终输出从起点到终点机器人末端的路径。由于本发明算法充分考虑移动底座的位置，能够根据传感器反馈的机器人底座实时位置计算末端下一时刻的运动位置，因此适用于匀速和非匀速运动的机器人以及末端执行机构。

技术特征：

1.一种实时空间路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤，

2.根据权利要求1所述的一种实时空间路径规划方法，其特征在于：在步骤5)中约束条件包括关节空间的约束条件、无碰撞空间约束条件、时间约束条件、能量最优约束条件。

技术总结
本发明公开了一种实时空间路径规划方法，包括如下步骤，在全局坐标系下将移动底盘建模为移动质点；将第一个关节建立为坐标系；将第二个关节建立为坐标系；以第二关节坐标系原点为中心，连杆长度为半径建立末端球工作空间；由球工作空间和直线约束方程的交集得到路径候选点集；得出约束交集空间交集之后将该点集作为约束空间映射到末端执行器的关节空间中，此时结合约束条件即可得到工作空间路径点集，该点集即为下一时刻打顶机构末端在全局坐标系下的坐标。本发明工作空间和路径建模方式极大的减少求解路径点时的计算量，达到实时系统的应用需求。

技术研发人员：韦瑞新,吴帆,柳铮
受保护的技术使用者：深圳市纬尔科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13