申请/专利权人：埃夫特智能装备股份有限公司

申请日：2022-11-29

公开（公告）日：2023-03-14

公开（公告）号：CN115781677A

主分类号：B25J9/16

分类号：B25J9/16;B25J19/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2023.03.31#实质审查的生效;2023.03.14#公开

摘要：本发明涉及家具喷涂、汽车喷涂、焊接领域，具体是一种防止机械臂软管管路缠绕的轨迹规划算法，其具体步骤如下：S1、原始轨迹；S2、依次遍历计算所有坐标点；S3、通过正运算计算当前机械臂在q_j角度下的笛卡尔轨迹q_c，S4、目标笛卡尔位置与当前笛卡尔位置做差，计算插补次数；S5、通过插补值进行运动学逆运算；S6、通过雅可比矩阵JFx1,...,xn，获得机械臂速度、加速度、奇异点信息，进行轨迹可行性验证，S7、计算笛卡尔坐标差值，S8、末端旋转角度与阈值对比；S9、将步骤S8中得到的关节角度带入下一次遍历；S10、算法处理完成，从算法层面通过正、逆运动学，计算轨迹运动中机械臂旋转导致的绕管姿态，从而防止管路缠绕和断裂。

主权项：1.一种防止机械臂软管管路缠绕的轨迹规划算法，其特征在于：其具体步骤如下：S1、原始轨迹：S1.1、解析并获得笛卡尔运动坐标点：对轨迹文件进行预处理，根据不同机器人制造商的指令规则，提取对应轨迹文件中的笛卡尔空间运动信息，具体包括空间坐标X、Y、Z和工具姿态A即滚转角、B即俯仰角、C即偏航角六个参数；S1.2、获取机械臂DH矩阵：将机械臂用数学模型表达出来的一种常用方法，本算法需要使用机械臂的DH矩阵；S1.3、获取机械臂工具的偏置和Euler旋转矩阵：偏置和旋转构造变化矩阵，本算法需要使用偏置来确定空间坐标，使用Euler旋转矩阵计算工具姿态；S1.4使用S1.2-S1.3的数据数学模型；S2、依次遍历计算所有坐标点：将步骤S1.1预处理完毕的轨迹依次传入本算法：a、输入的第一个参数为目标笛卡尔轨迹qc，第二个参数为当前关节角度qj；b、算法中初始化笛卡尔轨迹q_c和关节角度q_j均为0，若实际关节qj不为0，则q_j＝qj，q_c用于接收计算结果；c、后续使用q_c和q_j进行计算，避免原始数据qc和qj被意外修改；S3、通过正运算计算当前机械臂在q_j角度下的笛卡尔轨迹q_c：S3.1、通过公式1rad＝θ*180°π将q_j中的角度换算为弧度；S3.2、将步骤S1.2中的DH参数构造为DH矩阵；S3.3、将DH矩阵从第一关节连乘至最后关节；S3.4、将步骤S3.3的结果与1.3中的工具变化矩阵相乘，得到笛卡尔坐标XYZ；S3.5、使用Atan2公式求出枪姿ABC；S3.6、将结果赋值给q_c；S4、目标笛卡尔位置与当前笛卡尔位置做差，计算插补次数：S5、通过插补值进行运动学逆运算：a、取步骤S4中计算的cycles[0]～cycles[5]中的最大值max_cycle作为插补步长，使用for循环从0到max_cycle进行插补计算；b、步骤S3中的q_c的X、Y、Z、A、B、C数据每次循环分别增加ΔXmax_cycle、ΔYmax_cycle、ΔZmax_cycle、ΔAmax_cycle、ΔBmax_cycle和ΔCmax_cycle步长；c、之后传入逆运算算法，当循环结束时，q_c坐标值与qc完全相等；S6、通过雅可比矩阵JFx1,...,xn，获得机械臂速度、加速度、奇异点信息，进行轨迹可行性验证；S7、计算笛卡尔坐标差值，利用高斯-约旦消元法求解：对消元结果进行积分，得到机械臂当前位姿对应的关节角度；S8、末端旋转角度与阈值对比：通过软管缠绕阈值进行角度计算，具体流程如下：a、算法处理的下限为360°，即缠绕一圈，上限由人工根据机械臂的性能和软管的安全拉伸长度给出；b、人工操作机器人绕管，直到绕管情况达到可接受范围的最大值，记录为绕管上限阈值；c、将所求得的关节角度与软管缠绕阈值做对比，因为工具旋转360°姿态与旋转前相同，所以解绕管默认旋转360°，根据工具实际情况，这个值可以修改；S8.1、末端反向旋转：超过阈值就添加解绕管旋转，默认逆向旋转360度，将此解绕管动作加入当前轨迹段之前，并将解绕管后的关节角度代替原始关节角度；S8.2、当前轨迹正常，不做处理：未超过阈值，则对此轨迹段不做处理，保留步骤S7得到的关节角度数据；S9、将步骤S8中得到的关节角度带入下一次遍历：作为插补逆运算的输入值之一，重复步骤3-步骤8，直至所有轨迹遍历完成；S10、算法处理完成，输出处理过的无缠绕轨迹。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 埃夫特智能装备股份有限公司 一种防止机械臂软管管路缠绕的轨迹规划算法

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