一种机械臂的自动避障方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115056225A(43)申请公布日2022.09.16(21)申请号202210726613.8(22)申请日2022.06.23(71)申请人成都盛锴科技有限公司地址610073四川省成都市青羊区文家路389号5栋(72)发明人杨凯梁斌高春良(74)专利代理机构成都市集智汇华知识产权代理事务所(普通合伙)51237专利代理师冷洁(51)Int.Cl.B25J9/16(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种机械臂的自动避障方法及装置(57)摘要本发明公开了一种机械臂的自动避障方法及装置，通过获取机械臂作业环境的三维信息，生成第一环境三维点云数据；对所述第一环境三维点云数据进行去噪处理，得到第二环境三维点云数据；基于所述第二环境三维点云数据，构建环境避障地图；确定所述机械臂在所述环境避障地图中的当前位置和目标位置；根据所述目标位置以及机械臂目标点位姿，确定避障路径，以使所述机械臂从当前位置沿避障路径移动到目标位置。使得机械臂能适应不同的作业环境，不受障碍物类型的影响，实现对障碍物的精准躲避，且两点间的运动路径不再由机械臂的控制算法决定而是由自己编写的轨迹算法进行生成，有效的防止了在工作时的碰撞。CN115056225ACN115056225A权利要求书1/2页1.一种机械臂的自动避障方法，其特征在于，包括：获取机械臂作业环境的三维信息，生成第一环境三维点云数据；对所述第一环境三维点云数据进行去噪处理，得到第二环境三维点云数据；基于所述第二环境三维点云数据，构建环境避障地图；确定所述机械臂在所述环境避障地图中的当前位置和目标位置；根据所述目标位置以及机械臂目标点位姿，确定避障路径，以使所述机械臂从当前位置沿避障路径移动到目标位置。2.根据权利要求1所述的机械臂的自动避障方法，其特征在于，所述对所述第一环境三维点云数据进行去噪处理，得到第二环境三维点云数据，包括：利用条件滤波、体素滤波以及半径滤波对所述第一环境三维点云数据进行去噪处理，得到第二环境三维点云数据。3.根据权利要求1所述的机械臂的自动避障方法，其特征在于，所述基于所述第二环境三维点云数据，构建环境避障地图，包括：基于所述第二环境三维点云数据，设定最大递归深度；将任一选定点云点的指定分辨率半径内的所有点云点全部视为一个父立方体，并将所述父立方体块细分八等份，得到八个子立方体；将所述父立方体内的所有点云点全部分担给所述八个子立方体；若发现所述子立方体所分配到的点云点数量不为零且跟所述父立方体是一样的，则所述子立方体停止细分，并判定此时是否达到最大递归深度；若达到最大递归深度，则基于所述子立方体，构建环境避障地图。4.根据权利要求1所述的机械臂的自动避障方法，其特征在于，所述确定所述机械臂在所述环境避障地图中的当前位置和目标位置，包括：构建点云地图原点与机械臂世界地图原点之间的坐标变换关系；利用机器人操作系统对所述机械臂进行机械臂建模，并将环境模型与机械臂模型置于同一个坐标系下；将机械臂在机械臂世界地图坐标系下的当前位置坐标和目标位置坐标通过所述变换关系转移到环境避障地图坐标系下。5.根据权利要求1所述的机械臂的自动避障方法，其特征在于，所述根据所述目标位置以及机械臂目标点位姿，确定避障路径，包括：确定所述机械臂目标点位姿，并对机械臂末端目标位置求逆解；利用避障路径算法，确定避障路径，以使所述机械臂完成避障路径的运动。6.根据权利要求5所述的机械臂的自动避障方法，其特征在于，所述确定所述机械臂目标点位姿，包括：根据所述机械臂的作业环境确定所述机械臂目标点位姿。7.根据权利要求5所属的机械臂的自动避障方法，其特征在于，所述对机械臂末端目标位置求逆解，包括：基于机械臂三维模型，编写机械臂逆运动学求解算法；根据所述机械臂逆运动学求解算法对机械臂末端目标位置求逆解。8.根据权利要求5所述的机械臂的自动避障方法，其特征在于，所述利用避障路径算2CN115056225A权利要求书2/2页法，确定避障路径，包括：在所述目标位置和所述当前位置同时生长两棵快速扩展路径树来搜索状态空间；在每一次迭代中，根据采样路径点进行扩展；当扩展结果显示两路径树产生交汇后，停止扩展，并确定两路径树交汇点的结果为避障路径。9.根据权利要求1‑8所述的机械臂的自动避障方法，其特征在于，利用机器人操作系统完成机械臂与上位机之间的通讯以及避障路径的规划，并控制机械臂完成避障路径的运动。10.一种机械臂的自动避障系统，其特征在于，包括：信息获取模块，用于获取机械臂作业环境的三维信息，生成第一环境三维点云数据；去噪处理模块，用于对所述第一环境三维点云数据进行去噪处理，得到第二环境三维点云数据；地图构建模块，用于基于所述第二环