[发明专利]一种机械臂的轨迹规划方法

权利要求书

1.一种机械臂的轨迹规划方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(1)针对作为规划对象的机械臂，获取包括与它的末端相关的多个参数，包括初始位姿，终点位姿和预定轨迹；然后计算获得对应的初始关节向量和终点关节向量；

(2)在所述预定轨迹上选择一系列的特征点，并将机械臂末端的当前特征点位姿记为Y_i，对应的关节向量记计为O_i，下一个特征点位姿记为Y_i+1，对应的下一特征点关节向量计为O_i+1，其中i＝1,2,3,…且表示各特征点的次序编号；

(3)计算ΔO＝O_i+1-O_i；

(4)依照步骤(3)的计算结果，执行以下子步骤：

(41)当ΔO中绝对值最大的元素小于或等于预设的第一阈值b₀时，首先对O_i和O_i+1两者之间的运行段执行第一插值操作，由此获得多个中间关节向量O_i1,O_i2,…,O_iy，其中y表示第一插值操作过程中插值点的总数量；接着，依照所获得的多个中间关节向量O_i1,O_i2,…,O_iy，使机械臂运行至下一特征点，然后转入步骤(5)；当ΔO中绝对值最大的元素大于预设的第一阈值b₀时，直接转入步骤(42)；

(42)当ΔO中前k个元素的绝对值均小于或等于预设的第二阈值b₁时，首先对O_i和O_i+1的前k个元素进行第二插值操作，由此获得前k个关节的关节向量O_k1,O_k2,…,O_ky，同时确定第k+1个关节所对应的位姿Y_k1,Y_k2,…,Y_ky，其中y表示第二插值操作过程中插值点的总数量；接着，对Y_i和Y_i+1两者之间执行插值点总数量同样为y的第三插值操作，并获得多个插值点Y_i1,Y_i2,…,Y_iy；最后，分别针对Y_k1,Y_k2,…,Y_ky和Y_i1,Y_i2,…,Y_iy，计算获得第k+1个关节到最后一个关节的关节向量，并将其与对应的O_k1,O_k2,…,O_ky结合以获得一系列完整的关节向量，并依照该一系列关节向量完整的使机械臂运行至下一特征点，然后转入步骤(5)；

(5)使i＝i+1，并判断机械臂的末端是否到达终点位姿，若否，则返回至步骤(3)予以循环，直至机械臂的末端到达终点位姿为止，由此完成整体的轨迹规划过程。

2.如权利要求1所述的轨迹规划方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述特征点的选择被设定为使得机械臂关节角的变化单调。

3.如权利要求1或2所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述机械臂为舵机驱动的机械臂。

4.如权利要求3所述的轨迹规划方法，其特征在于，在步骤(41)中，所述第一阈值b₀被设定等于舵机在一个控制周期内的最大角位移。

5.如权利要求4所述的轨迹规划方法，其特征在于，在步骤(42)中，所述第二阈值b₁被设定等于舵机在一个控制周期内的最大角位移的2.5倍。

6.如权利要求5所述的轨迹规划方法，其特征在于，在步骤(42)中，所述k的数值被设定等于机械臂的关节数减去三。

7.如权利要求1或2所述的轨迹规划方法，其特征在于，对于上述第一插值操作而言，其采用线性插值的方式；此外，对于所述第二和第三插值操作而言，两者采用相同的插值方式。