[发明专利]一种机器人避障方法、装置和机器人

说明书

本申请实施例提供一种机器人避障方法、装置和机器人，该方法包括：根据障碍物的位置检测对应关节轴沿机器人末端方向的所有连杆是否存在预测碰撞点，并在存在预测碰撞点时，计算对应连杆上的预测碰撞点与障碍物之间的旋转角度以作为对应关节的防碰撞角度限位；基于关节的防碰撞角度限位和物理角度限位确定该关节的角度约束；根据所述角度约束和关节角速度的自身约束对以关节角速度为优化变量、末端速度为控制目标的避障优化函数进行求解，最后利用得到的关节角速度的最优解对机器人进行运动控制。本技术方案提供了一种新的障碍物约束添加方法，可以实现机器人在控制过程中完成避障，同时还尽可能地完成末端速度跟随任务。

技术领域

本申请涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种机器人避障方法、装置和机器人。

背景技术

随着机器人应用范围的扩展，机器人所处的工作环境也是多变的，在机器人的作业空间范围内，经常会出现各类静态或者动态的障碍物，如果不做处理，则很可能出现机器人与障碍物相撞，导致机器人本体或者障碍物受到伤害。虽然基于视觉设备动态监测机器人与环境的距离，能够一定程度上对碰撞进行预知，但很难实时根据动态的相对位姿对轨迹进行重新规划，而且一般的避障算法很难保证在躲避障碍物的同时保证任务的完成。

发明内容

本申请实施例提供一种机器人避障方法、装置和机器人，该机器人避障方法通过利用关节自身限位及障碍物来确定机器人的关节位置或角度约束，并结合关节角速度约束来共同对构建的避障优化问题进行求解，以保证得到的解在完成避障的同时，尽可能地完成末端速度任务。

本申请的实施例提供一种机器人避障方法，包括：

根据障碍物的位置检测对应关节轴沿机器人末端方向的所有连杆是否存在预测碰撞点，并在存在预测碰撞点时，计算对应连杆上的所述预测碰撞点与所述障碍物之间的旋转角度，所述旋转角度作为所述对应关节轴所在关节的防碰撞角度限位；

基于所述关节的物理角度限位和所述防碰撞角度限位确定所述关节的角度约束；

根据所述机器人各个关节的所述角度约束和各个关节角速度的自身约束对以关节角速度为优化变量、末端速度为控制目标的避障优化函数进行求解，得到所述关节角速度的最优解；

利用所述关节角速度的最优解对所述机器人进行运动控制。

在一些实施例中，所述机器人为平面运动型机器人时，所述根据障碍物的位置检测对应关节轴沿机器人末端方向的所有连杆是否存在预测碰撞点，包括：

根据障碍物的位置计算所述对应关节轴到所述障碍物的距离；

在锁定所述对应关节轴沿机器人基座方向的所有关节时，以所述对应关节轴为原点、所述距离为半径，计算所述障碍物沿所述对应关节轴连接的连杆运动平面进行虚拟旋转的旋转轨迹；

当所述旋转轨迹与任意一连杆存在交点时，则确定所述交点为预测碰撞点。

在一些实施例中，所述机器人为空间运动型机器人时，所述根据障碍物的位置检测对应关节轴沿机器人末端方向的所有连杆是否存在预测碰撞点，包括：

根据障碍物的位置计算所述对应关节轴到所述障碍物的垂距；

对所述障碍物在平行于所述对应关节轴的方向上进行预设长度扩张以得到所述障碍物的膨胀区域；

在锁定所述对应关节轴沿机器人基座方向的所有关节时，以所述对应关节轴为原点、所述垂距为半径，计算所述膨胀区域绕所对应关节轴进行虚拟旋转的旋转轨迹；

当所述旋转轨迹与任意一连杆存在交点时，则确定所述交点为预测碰撞点。

在一些实施例中，所述计算对应连杆上的所述预测碰撞点与所述障碍物之间的旋转角度，包括：