[发明专利]用于摄像机器人的运动轨迹设计方法

说明书

本发明公开了用于摄像机器人的运动轨迹设计方法，包括以下步骤：S1：建立机器人客户端，在机器人客户端进行收发数据模块的初始化和参数配置，基于XML的数据格式实现数据的实时通讯；S2：建立PC服务器端，基于UDP通讯，以机器人发送数据相同的时间周期接收机器人数据并发送反馈数据；S3：设定控制点，根据实际拍摄镜头的要求，控制机器人运动到对应的空间位置，将机器人各轴的数据记录到本地缓存区间；S4：基于三次样条曲线对控制点数据进行插值采样计算；S5：将步骤S4采样完的数据进行打包，按照预先设置的数据格式，基于UDP通讯按照通讯周期发送给机器人客户端。

技术领域

本发明涉及机器人技术和影视拍摄技术交叉领域，特别是涉及用于摄像机器人的运动轨迹设计方法。

背景技术

工业机器人由机械本体，控制器，伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作，自动控制，可重复编程，能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。它对提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置。

运用于影视拍摄中的摄影机器人，是在机器人本体末端安装云台来承载摄像机，通过控制机器人在空间中的运动，完成不同镜头的拍摄。因此机器人在运动过程中机械臂抖动频率的要求将非常严格，这就对机械臂的运动规划提出的较高的要求。

运动规划就是在给定的两个位置之间为机器人找到一条符合约束条件的路径。这个约束条件可以是无碰撞、时间最短、机械功最小等。常用的运动规划方法有：网格搜索、几何算法、基于回报的算法、人工势场法、基采样的算法、轨迹优化等。

机器人数据的发送和获取都依赖于网络传输，网络的稳定性在很大程度上会影响数据传输的稳定性。其次由于是应用于影视拍摄领域，机器人的机械臂上会安装云台来承载摄像机，拍摄轨迹的多样性和复杂性就要求机器人对其运动轨迹进行规划和优化，以达到预期的拍摄效果。目前机器人的轨迹规划大多数为点到点的线性运动，这种运动规划方式缺少对机器人运动速度、加速度的整体规划，这会导致机器人启停时由于惯性作用而产生运动的不稳定，反应到拍摄中就是拍摄画面的抖动，同时对于运动复杂的轨迹，关键点之间也没有一定的平滑算法，会导致拍摄画面的不流畅。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的用于摄像机器人的运动轨迹设计方法。

技术方案：本发明所述的用于摄像机器人的运动轨迹设计方法，包括以下步骤：

S1：建立机器人客户端，在机器人客户端进行收发数据模块的初始化和参数配置，基于XML的数据格式实现数据的实时通讯；

S2：建立PC服务器端，基于UDP通讯，以机器人发送数据相同的时间周期接收机器人数据并发送反馈数据；

S3：设定控制点，根据实际拍摄镜头的要求，控制机器人运动到对应的空间位置，将机器人各轴的数据记录到本地缓存区间；

S4：基于三次样条曲线对控制点数据进行插值采样计算；

S5：将步骤S4采样完的数据进行打包，按照预先设置的数据格式，基于UDP通讯按照通讯周期发送给机器人客户端。

进一步，所述步骤S1中，机器人客户端在预先设置好的通讯周期内，不间断地发送当前位置的机器人各个轴的角度数据、机器人系统时间数据和延迟数据包的数量。