[发明专利]一种机器人防碰撞的最优路径规划方法

权利要求书

1.一种机器人防碰撞的最优路径规划方法，所述机器人上设置有焊枪和激光传感器，以对固定在一工装上的工件进行焊接，所述机器人自近端朝远端依次连接设置有N个轴，所述焊枪固定在最远端的第N轴上，其特征在于：所述最优路径规划方法包括以下步骤：

建立工件、工装、焊枪、激光传感器的三维物理模型；

建立坐标轴，确定焊枪的初始位姿，并通过离线编程获得需要焊枪焊接工件时的目标位姿；

采用如下算法获取机器人要达到目标位姿时，机器人每个轴所需的最优旋转角度：

设定机器人每个轴的旋转角度范围，并将所述旋转角度范围离散化，以使所述机器人每个轴均对应有若干离散测试角度；

然后，进行机器人近端第1轴在每一离散测试角度时的碰撞测试，若发生碰撞，则对应该离散测试角度记录一大于其数值的实际旋转角度，将该实际旋转角度记为至少3000°，若未发生碰撞，则对应该离散测试角度记录一与其数值相同的另一实际旋转角度,即获取第1轴在每一离散测试角度下的实际旋转角度；

其次，获取第2轴的其中一离散测试角度相对第1轴在每一离散测试角度下的相对测试角度，并进行第2轴每一相对测试角度的碰撞测试，若碰撞，则对应该相对测试角度记录一大于其数值的相对旋转角度，将该相对旋转角度记为至少3000°，若未发生碰撞，则对应该相对测试角度记录与之数值相同的另一相对旋转角度,即获取第2轴在前述其中一离散测试角度下的若干相对旋转角度；

将上述获取到的第2轴的若干相对旋转角度与相应的第1轴的若干实际旋转角度分别相加，并获取相加后的若干数值中的最小值，然后将该最小值记为第2轴在前述其中一离散测试角度下的实际旋转角度，同时获取与该实际旋转角度对应的第1轴的离散测试角度；

根据上述第2轴其中一离散测试角度下的实际旋转角度的获取方法依次得出第2轴其他各个离散测试角度下的各个实际旋转角度，以及分别与各个实际旋转角度相对应的第1轴的各个离散测试角度；

根据上述第2轴各个离散测试角度下的实际旋转角度获取方法依次得出第3轴至第N轴在不同离散测试角度下所对应的实际旋转角度，并记录与每一实际旋转角度及与之对应的第2轴至第N-1轴的离散测试角度；

最后，获取焊枪在第N轴的若干实际旋转角度下，使得各个轴的离散测试角度之和最小时的各个轴的离散测试角度，并将该离散测试角度设定为每一轴的最优旋转角度。

2.根据权利要求1所述的一种机器人防碰撞的最优路径规划方法，其特征在于：在获得各个轴的最优旋转角度后，计算最优旋转角度下的实际位姿与目标位姿之间的距离，若实际位姿与目标位姿之间的距离小于预先设置的误差距离，则各个轴的最优旋转角度成立；若实际位姿与目标位姿之间的距离大于或等于误差距离，则更改各个轴的旋转角度范围，将各个轴的旋转角度范围进一步离散，以得到若干新的离散测试角度，并重新根据该新的离散测试角度重新获取各个轴的最优旋转角度。

3.根据权利要求2所述的一种机器人防碰撞的最优路径规划方法，其特征在于：所述预先设置的误差距离的范围为0.015mm至0.2mm。

4.根据权利要求1所述的机器人防碰撞的最优路径规划方法，其特征在于：上述焊枪、激光传感器与工件、工装的三维物理模型通过包围盒算法建立。

5.根据权利要求4所述的机器人防碰撞的最优路径规划方法，其特征在于：在进行碰撞测试之前，当焊枪、激光传感器与工件、工装的三维物理模型之间相互重叠的距离大于或等于预先设置的碰撞距离时，则判断焊枪、激光传感器与工件、工装之间发生碰撞。

6.根据权利要求5所述的机器人防碰撞的最优路径规划方法，其特征在于：所述预先设置的碰撞距离的范围为0.5cm至1cm。

7.根据权利要求4所述的机器人防碰撞的最优路径规划方法，其特征在于：若焊枪、激光传感器与工件、工装的三维物理模型之间未形成重叠，则判断焊枪、激光传感器与工件、工装之间不发生碰撞。