机器人曲线路径生成方法、系统、装置和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机器人曲线路径生成方法、系统、装置和存储介质，其中方法包括以下步骤：获取数据点，对数据点进行顺序标记；按照标记的顺序获取两个数据点组；分别对两个数据点组进行曲线拟合后，获得两条曲线；按照预设方式将获得的两条曲线进行拼接后，获得拼接曲线；按照标记的顺序获取下一组数据点，对下一组数据进行曲线拟合后，获得新的曲线，返回执行步骤S4，直至拟合完所有的数据点，获得机器人的曲线路径。本发明专利技术通过将数据点分为多段，再依次将多段曲线进行拼接，从而获得更加平滑的机器人的曲线路径，适应于已知点数量未确定或者点数量较多的自由曲线规划，具有高度可复用性，可广泛应用于机器人运动规划及控制技术领域。

Robot curve path generation method, system, device and storage medium

【技术实现步骤摘要】
机器人曲线路径生成方法、系统、装置和存储介质
本专利技术涉及机器人运动规划及控制
，尤其涉及一种机器人曲线路径生成方法、系统、装置和存储介质。
技术介绍
合理的进行路径规划，有利于提高机器人运动时的平稳性和高速性。自由曲线运动因其具有高柔性的特点，在非规则曲面中得到广泛应用。传统的自由曲线拟合多为一次性拟合所有已知点，从而保证曲线的连续性，该方法适用于已知点数量确定的情况，且当已知数据点数量很多时，一次性拟合所有点将耗费大量时间，不利于应用于实时机器人控制系统。另一方面，一次性拟合所有已知点方法在拟合完成之后的速度规划及插补规划难以形成统一形式，因样条曲线存在曲率极值点，若不加以考虑进行曲线分段，在插补数据点时将出现明显的运动抖动，不符合机器人平稳运动要求。名词解释：自由曲线运动：即为样条曲线路径运动，与直线运动，圆弧运动一样，都是机器人的运动方式之一。自由曲线运动因其路径具有高阶可导特性，使得机器人在自由曲线运动中具有高柔性的优点。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种自由曲线运动更加平稳的机器人曲线路径生成方法、系统、装置和存储介质。本专利技术所采用的第一技术方案是：一种机器人曲线路径生成方法，包括以下步骤：S1、获取数据点，对数据点进行顺序标记；S2、按照标记的顺序获取两个数据点组；S3、分别对两个数据点组进行曲线拟合后，获得两条曲线；S4、按照预设方式将获得的两条曲线进行拼接后，获得拼接曲线；<br>S5、按照标记的顺序获取下一组数据点，对下一组数据进行曲线拟合后，获得新的曲线，返回执行步骤S4，直至拟合完所有的数据点，获得机器人的曲线路径。进一步，所述步骤S2，具体为：根据标记的顺序获取连续的n个数据点组成第一数据点组；根据标记的顺序获取连续的n个数据点组成第二数据点组；所述第一数据点组在顺序上先与第二数据点组，且第一数据点组与第二数据点组有m个重合的数据点，所述n和m为正整数，且满足1＜m＜n。进一步，步骤S3中所述是曲线为三次B样条曲线，所述步骤S3，具体为：对第一数据点组进行拟合后，获得第一B样条曲线；对第二数据点组进行拟合后，获得第二B样条曲线。进一步，所述步骤S4，具体为：在第一B样条曲线中获取第一数据点的一二阶导数，在第二B样条曲线中获取第二数据点的一二阶导数，所述第一数据点为两曲线的第一个重合的数据点，所述第二数据点为第二B样条曲线中的最后一个数据点；确定并保持第一个重合的数据点之前的曲线不变；根据获得的一二阶导数对第二数据点组中的数据点进行重新拟合后，获得拼接曲线；所述拼接曲线中第n-m+1个点的一二阶导数与第一数据点的一二阶导数相等，所述拼接曲线中最后一个点的一二阶导数与第二数据点的一二阶导数相等，所述一二阶导数为一阶导数和二阶导数。进一步，所述根据获得的一二阶导数对第二数据点组中的数据点进行重新拟合后，获得拼接曲线这一步骤，具体为：在第二数据点组中相邻两个数据点之间增加一个新的数据点，获得2n-1个数据点；获取基于该2n-1个数据点对应的曲线的节点矢量和控制点；结合获得的一二阶导数、节点矢量和控制点对第二数据点组中的数据点进行重新拟合后，获得拼接曲线。进一步，所述步骤S5，具体为：S51、根据标记的顺序获取连续的n个数据点组成第三数据点组，所述第三数据点组与上一个数据点组有m个重合的数据点；S52、对第三数据点组进行拟合后，获得第三B样条曲线；S53、按照预设方式将拼接曲线与第三B样条曲线进行拼接后，获得新的拼接曲线；S54、检测是否存有未拟合的数据点，若存有，返回执行步骤S51；反之，将新的拼接曲线作为机器人曲线路径。进一步，所述n为3，所述m为2。本专利技术所采用的第二技术方案是：一种机器人曲线路径生成系统，包括：标记模块，用于获取数据点，对数据点进行顺序标记；组获取模块，用于按照标记的顺序获取两个数据点组；拟合模块，用于分别对两个数据点组进行曲线拟合后，获得两条曲线；拼接模块，用于按照预设方式将获得的两条曲线进行拼接后，获得拼接曲线；继续拟合模块，用于按照标记的顺序获取下一组数据点，对下一组数据进行曲线拟合后，获得新的曲线，返回拼接模块执行，直至拟合完所有的数据点，获得机器人的曲线路径。本专利技术所采用的第三技术方案是：一种机器人曲线路径生成装置，包括：至少一个处理器；至少一个存储器，用于存储至少一个程序；当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上所述方法。本专利技术所采用的第四技术方案是：一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如上所述方法。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过将数据点分为多段，再依次将多段曲线进行拼接，从而获得更加平滑的机器人的曲线路径，适应于已知点数量未确定或者点数量较多的自由曲线规划，当采集到新的数据点，在已拟合的曲线末端与新的数据点进行拟合拼接即可，具有高度可复用性。附图说明图1是实施例中一种机器人曲线路径生成方法的步骤流程图；图2是实施例中第k次拼接曲线流程图；图3是实施例中由三个数据点确定的三次B样条曲线路径的示意图；图4是实施例中第1次拼接的自由曲线路径的示意图；图5是实施例中拼接自由曲线随节点矢量u4值变化的示意图；图6是图4拼接路径增加一个数据点后的拼接自由曲线路径示意图；图7是拼接路径增加多个数据点后的拼接自由曲线路径示意图；图8是基于图7的拼接自由曲线的一阶导数的示意图；图9是基于图7的拼接自由曲线的二阶导数的示意图；图10是具体实施例中第1次拼接曲线流程图；图11是是实施例中一种机器人曲线路径生成系统的结构框图。具体实施方式如图1所示，本实施例提供了一种机器人曲线路径生成方法，包括以下步骤：S101、获取数据点，对数据点进行顺序标记。所述数据点为空间坐标(X，Y，Z)，为机器人需要经过的坐标，该数据点可从数据库中导入，获得多个数据点，当获得的数据点少于3个时，不符合本实施例的方法。对获得的数据点进行标记，具体地，采用1，2，3，…，n正序标记所有数据点。S102、按照标记的顺序获取两个数据点组。按照标记的顺序获取三个或三个以上的数据点组成一个数据点组，比如固定由3个数据点组成一个数据点组，或者4个数据点组成一个数据点组，具体数据点组的个数可由用户设置，在此不赘述。在本实施例中，具体采用步骤S1021-S1022的方式获取数据点组：S1021、根据标记的顺序获取连续的n个数据点组成第一数据点组；S1022、根据标记的顺序获取连续的n个数据点组成第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人曲线路径生成方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、获取数据点，对数据点进行顺序标记；/nS2、按照标记的顺序获取两个数据点组；/nS3、分别对两个数据点组进行曲线拟合后，获得两条曲线；/nS4、按照预设方式将获得的两条曲线进行拼接后，获得拼接曲线；/nS5、按照标记的顺序获取下一组数据点，对下一组数据进行曲线拟合后，获得新的曲线，返回执行步骤S4，直至拟合完所有的数据点，获得机器人的曲线路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人曲线路径生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取数据点，对数据点进行顺序标记；
S2、按照标记的顺序获取两个数据点组；
S3、分别对两个数据点组进行曲线拟合后，获得两条曲线；
S4、按照预设方式将获得的两条曲线进行拼接后，获得拼接曲线；
S5、按照标记的顺序获取下一组数据点，对下一组数据进行曲线拟合后，获得新的曲线，返回执行步骤S4，直至拟合完所有的数据点，获得机器人的曲线路径。


2.根据权利要求1所述的一种机器人曲线路径生成方法，其特征在于，所述步骤S2，具体为：
根据标记的顺序获取连续的n个数据点组成第一数据点组；
根据标记的顺序获取连续的n个数据点组成第二数据点组；
所述第一数据点组在顺序上先与第二数据点组，且第一数据点组与第二数据点组有m个重合的数据点，所述n和m为正整数，且满足1＜m＜n。


3.根据权利要求2所述的一种机器人曲线路径生成方法，其特征在于，步骤S3中所述是曲线为三次B样条曲线，所述步骤S3，具体为：
对第一数据点组进行拟合后，获得第一B样条曲线；
对第二数据点组进行拟合后，获得第二B样条曲线。


4.根据权利要求3所述的一种机器人曲线路径生成方法，其特征在于，所述步骤S4，具体为：
在第一B样条曲线中获取第一数据点的一二阶导数，在第二B样条曲线中获取第二数据点的一二阶导数，所述第一数据点为两曲线的第一个重合的数据点，所述第二数据点为第二B样条曲线中的最后一个数据点；
确定并保持第一个重合的数据点之前的曲线不变；
根据获得的一二阶导数对第二数据点组中的数据点进行重新拟合后，获得拼接曲线；
所述拼接曲线中第n-m+1个点的一二阶导数与第一数据点的一二阶导数相等，所述拼接曲线中最后一个点的一二阶导数与第二数据点的一二阶导数相等，所述一二阶导数为一阶导数和二阶导数。


5.根据权利要求4所述的一种机器人曲线路径生成方法，其特征在于，所述根据获得的一二阶导数对第二数据点组中的数据点进行重新拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪晓伟，祝润泽，黄昕，
申请(专利权)人：广州机械科学研究院有限公司，广州启帆工业机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44