[发明专利]一种超冗余机械臂路径规划方法

说明书

本发明公开了一种超冗余机械臂路径规划方法，属于自动化控制领域，该规划方法具体步骤如下：(1)采集机械臂与场景信息并进行建模分析；(2)构造训练规划网络模型并寻找最优参数；(3)依据模型信息对机械臂进行路径规划；(4)采集机械臂设备连接数量并优化其连接性能；(5)实时采集控制平台日志信息并进行分析控制；本发明能够提前对运动障碍物进行预测，提高控制精度，同时无需工作人员手动设置参数，操作简单便捷，降低操作门槛，提高使用工作人员使用体验，能够对内存进行大粒度压缩，提高压缩效率，有效的提高了设备与机械臂交互速度，同时节省压缩内存所需的时间。

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及一种超冗余机械臂路径规划方法。

背景技术

机械臂作为人类现代自动化工业的重要工具，由于它的工作空间大、灵活性好、可以在人类无法到达的环境下工作等优点，在工业、航空领域和医疗器械等得到了很广泛的应用。相对于常用的刚性机械臂，柔性机械臂具有重量轻、负载大、灵巧等优点，也越来越多的受到人们的重视和研究。同时因为机械臂存在元余自由度，在工作中的可行空间很大，便给完成一次同样的工作任务带来了好多种不同的可行方案。比如机械臂从起始位置运动到终止位置，可行路径有好多种这样给控制器的设计带来多种策略，所以选择的期望运动情况不同，设计出的控制器性能也各不相同。本文选择末端位移最短路径作为期望的执行方案，来设计控制器。这种控制器除了能满足控制要求外，还能起到提高机械臂工作效率，节约工作时间、空间和燃料消耗的作用；因此，发明出一种超冗余机械臂路径规划方法变得尤为重要。

经检索，中国专利号CN113459086A公开了一种超冗余机械臂路径规划方法，该发明虽然可行性与优化性优于传统算法，但是无法对运动障碍物进行预测，控制精度低，需工作人员手动设置参数；此外，现有的超冗余机械臂路径规划方法无法对内存进行大粒度压缩，压缩效率低，设备与机械臂交互速度慢；为此，我们提出一种超冗余机械臂路径规划方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种超冗余机械臂路径规划方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种超冗余机械臂路径规划方法，该规划方法具体步骤如下：

(1)采集机械臂与场景信息并进行建模分析；

(2)构造训练规划网络模型并寻找最优参数；

(3)依据模型信息对机械臂进行路径规划；

(4)采集机械臂设备连接数量并优化其连接性能；

(5)实时采集控制平台日志信息并进行分析控制。

作为本发明的进一步方案，步骤(1)中所述建模分析具体步骤如下：

步骤一：计算机通过监控摄像头对机械臂以及当前场景信息进行采集，同时依据采集到的图像信息按照各自显示比例进行分块处理，之后将分块后的各组图像通过傅里叶正变换转换至频率空间，并通过高斯函数对高频成分进行平滑处理以获取现场二维平面图；

步骤二：按照用户设置或系统默认的比例由现场二维平面图去色生成三维模型图，用户对去色模型进行基本形状修改，之后计算机依据三维模型对各物品进行面积、长度以及体积的测量，并将各组测量结果以图表的形式记录；

步骤三：之后对三维模型内的静态障碍物以及动态障碍物进行确认，并对动态障碍物运动状态进行估计，在对机械臂关键点坐标进行确认，并依据工作人员上传的机械臂信息确定该机械臂自由度。

作为本发明的进一步方案，步骤三中所述动态障碍物运动状态具体估计步骤如下：

步骤Ⅰ：离线处理固定帧率的单相机视频或图像序列帧，并对实际视频帧的间隔时间进行计算并记录，再依据卡尔曼滤波理论建立运动模型；