[发明专利]一种机械臂路径规划方法及系统

权利要求书

1.一种机械臂路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：

获取机械臂各设定关键点的原始周围区域信息；所述原始周围区域信息包括：传感器获得的所述机械臂周围的信息；

利用卷积神经网络对所述原始周围区域信息进行特征提取，得到各设定关键点特征提取后的位置特征向量；所述位置特征向量包括：周围人或物体的位置特征；

计算所述各设定关键点的位置特征向量之间的协方差，得到协方差矩阵；

利用所述协方差矩阵为每个所述设定关键点创建三维可视化仿真特征；

利用每个所述设定关键点的三维可视化仿真特征在具有机械臂的虚拟环境中对所述周围人或物体建模；

在所述虚拟环境中利用人工势场法，设定机械臂应激行为参数；所述机械臂应激参数中目标任务对所述机械臂产生吸引力，人或物体对所述机械臂产生排斥力；

判断所述机械臂是否遇到人或物体；若遇到人或物体则根据所述机械臂应激行为参数执行机械臂应激行为，若没有遇到人或物体则不执行机械臂应激行为。

2.根据权利要求1所述的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述利用卷积神经网络对所述原始周围区域信息进行特征提取，得到各设定关键点特征提取后的位置特征向量，具体包括：

基于输入的所述原始周围区域信息的数量及卷积神经网络的内属性计算输出特征数量：；其中，N_in表示特征的大小，p是根据人为输入的填充大小，k表示系统的内核大小，s表示人为输入的卷积运算次数；

计算输出特征中心位置：；其中，start_in表示人为输入的特征区域的中心位置，j_in表示人为输入的跳跃；

根据各个输出特征中心位置得到各设定关键点特征提取后的位置特征向量。

3.根据权利要求1所述的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述利用每个所述设定关键点的三维可视化仿真特征在具有机械臂的虚拟环境中对所述周围人或物体建模，具体包括：

根据每个所述设定关键点的三维可视化仿真特征在具有机械臂的虚拟环境中对所述周围人或物体进行D-H建模，利用MATLAB工具箱仿真和验证所述机械臂的位姿和关节角，并基于数字孪生进行三维可视化显示。

4.根据权利要求1所述的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述在所述虚拟环境中利用人工势场法，设定机械臂应激行为参数，具体包括：

设定机械臂上设定关键点和人或物体的位置特征点产生的引力势函数：；其中，U_att(q)表示引力势函数，表示引力增益，d表示机械臂上设定关键点与人或物体的位置特征点的距离，q_goal表示躲避人或物体时要移动的最终目标点，q代表机械臂上的设定关键点；

设定机械臂上设定关键点和人或物体的位置特征点产生的斥力势函数：；其中，D(q)表示与q最近障碍区域的距离，η表示斥力增益，Q*表示障碍区域的作用距离阈值；

设定所述虚拟环境中人或物体的位置特征的势函数：；其中，U(q)表示势函数，U_att(q)表示引力势函数，U_rep(q)表示斥力势函数。