[发明专利]一种机器人抓取飞行物体的运动规划方法及系统

说明书

本发明公开了一种机器人抓取飞行物体的运动规划方法及系统，其基于运动捕获系统，能够对飞行物体进行精确的实时定位，保证了后续预测飞行物体的运动轨迹以及机器人抓取飞行物体的运动轨迹规划的精度；同时，采用了基于支持向量回归的算法对飞行物体的运动轨迹进行建模，降低了对飞行物体运动轨迹建模的复杂程度，并且提高了建模的精度；此外，采用了基于高斯混合回归的算法对机器人抓取飞行物体时的运动轨迹进行建模，在飞行物体位置在变动的情况下，仍然能够生成到达目标位置的轨迹，弥补了预测飞行物体轨迹存在误差的缺陷。

技术领域

本发明涉及机器人系统的物体操作技术领域，尤其涉及一种机器人抓取飞行物体的运动规划方法及系统。

背景技术

机器人对静态物体以及传送带上物体这种静止或者低速状态下的物体的抓取操作技术相对比较成熟，但是对于抛出的高速运动的飞行物体的抓取还存在着诸多的挑战，在日常的生产生活中，对飞行物体的抓取还是一项必要的任务，因此，机器人抓取飞行物体的运动规划也就成为了一项关键技术。

机器人抓取飞行物体，整个任务包括：

(1)对环境中的高速运动的飞行物体进行实时识别和定位；

(2)能够预测飞行物体的运动轨迹；

(3)针对预测飞行物体轨迹误差较大的情况，需要能够不断的预测飞行物体的运动轨迹，因此机器人抓取飞行物体的运动轨迹要能够随着飞行物体轨迹的变化而变化，以完成抓取任务。

目前可以使用运动捕获系统来实现对飞行物体的飞行物体进行实时定位，然而实时预测飞行物体的运动轨迹还是一件比较困难的事情，并且由于预测时会产生误差，所以需要不断的预测运动轨迹，以减少误差，对机器人的抓取运动规划来说，抓取位置是一直在变动的，这又给抓取飞行物体带来了更大的挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人抓取飞行物体的运动规划方法及系统，能实现使机器人成功抓取高速运动的飞行物体的任务。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种机器人抓取飞行物体的运动规划方法，包括：

步骤S1、根据多组运动捕获系统记录的飞行物体的飞行轨迹，利用支持向量回归算法构建飞行物体飞行时的运动轨迹模型；并将当前飞行物体的位置和速度输入运动轨迹模型，得到下一时刻飞行物体的位置和速度，如此往复循环，得到一整条飞行物体飞行时的运动轨迹，并通过预设抓取平面，确定抓取飞行物体的抓取位置；

步骤S2、通过所述运动捕获系统，记录多组人工示教拖动机器人抓取飞行物体时的机器人末端执行器的运动轨迹，利用高斯混合回归算法构建所述机器人抓取飞行物体时的运动轨迹模型，将抓取位置输入到所述运动轨迹模型中，得到所述机器人相应的速度，根据间隔时间得到所述机器人下一时刻的位置，如此循环往复，得到所述机器人抓取飞行物体时的运动轨迹，从而实现抓取飞行物体。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，1)基于运动捕获系统，能够对飞行物体进行精确的实时定位，保证了后续预测飞行物体的运动轨迹以及机器人抓取飞行物体的运动轨迹规划的精度。2)采用了基于支持向量回归的算法对飞行物体的运动轨迹进行建模，降低了对飞行物体运动轨迹建模的复杂程度，并且提高了建模的精度。3)采用了基于高斯混合回归的算法对机器人抓取飞行物体时的运动轨迹进行建模，在飞行物体位置在变动的情况下，仍然能够生成到达目标位置的轨迹，弥补了预测飞行物体轨迹存在误差的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种机器人抓取飞行物体的运动规划方法的流程图；