本发明专利技术实施方式提供一种冗余自由度机械臂的路径规划方法、装置及工程机械，涉及机械臂路径规划技术领域。方法包括：确定机械臂的执行末端所要达到的目标位姿；确定机械臂的所有关节中当该机械臂的执行末端位于目标位姿时能够保持初始角度的关节；基于已确定的关节确定机械臂的执行末端达到目标位姿的路径数据，路径数据包括机械臂的所有关节的目标角度，其中至少一个关节的目标角度与该关节的初始角度相等；依据路径数据确定机械臂的运动路径，将运动路径中满足预设规则的运动路径作为机械臂的最终运动路径。本发明专利技术基于锁定的关节对机械臂进行运动路径规划，从而能够有效减少机械臂的执行末端在运动过程中的抖动。机械臂的执行末端在运动过程中的抖动。机械臂的执行末端在运动过程中的抖动。
【技术实现步骤摘要】
冗余自由度机械臂的路径规划方法、装置及工程机械
[0001]本专利技术涉及机械臂路径规划
，具体地涉及一种冗余自由度机械臂的路径规划方法、一种冗余自由度机械臂的路径规划装置及一种工程机械。
技术介绍
[0002]现有的工程机械臂架通常具有较大的尺寸，在机械臂执行动作时，往往具有较大的惯性，又由于现有工程机械臂架的驱动装置往往为液压驱动，而液压泵的输出功率有限，因此机械臂架的多个关节联动导致机械臂的执行末端存在较大的抖动，在机械臂运动过程中，运动关节越多，机械臂的执行末端的抖动越大，尤其是越靠近机械臂架基座的关节的运动对于机械臂的执行末端的抖动影响越大。现有技术中，对机械臂的运动路径规划通常是在机械臂的整个关节空间内进行路径搜索，但并没有考虑如何减少机械臂的运动关节数量以减少机械臂执行末端的抖动。
技术实现思路
[0003]本专利技术实施方式的目的是提供一种于冗余自由度机械臂的路径规划方法、装置及工程机械，以解决现有技术无法减少机械臂执行末端抖动的问题。
[0004]为了实现上述目的，在本专利技术的第一方面，提供一种冗余自由度机械臂的路径规划方法，包括：
[0005]确定机械臂的执行末端所要达到的目标位姿；
[0006]确定机械臂的所有关节中当该机械臂的执行末端位于所述目标位姿时能够保持初始角度的关节；
[0007]基于已确定的所述关节确定所述机械臂的执行末端达到所述目标位姿的路径数据，所述路径数据包括所述机械臂的所有关节的目标角度，其中至少一个关节的目标角度与该关节的初始角度相等；
[0008]依据所述路径数据确定所述机械臂的运动路径，将所述运动路径中满足预设规则的运动路径作为机械臂的最终运动路径。
[0009]可选地，确定机械臂的所有关节中当该机械臂的执行末端位于所述目标位姿时能够保持初始角度的关节，包括：
[0010]锁定机械臂的当前关节的目标角度为初始角度，并针对所述目标位姿进行逆运动学求解，若能够求解得到该机械臂的执行末端达到所述目标位姿的初始路径数据，则确定机械臂的当前关节为当该机械臂的执行末端位于所述目标位姿时能够保持初始角度的关节，并锁定机械臂的当前关节的目标角度为初始角度；若求解结果为空，则将机械臂的当前关节的目标角度还原至锁定前的状态；
[0011]针对与机械臂的当前关节相邻的下一个关节，重复上述过程，直至完成对机械臂的所有关节中当该机械臂的执行末端位于所述目标位姿时能够保持初始角度的关节的确定。
[0012]可选地，在锁定机械臂的当前关节的目标角度为初始角度，并针对所述目标位姿进行逆运动学求解之前，该方法还包括：
[0013]确定机械臂的起点关节，以该机械臂的起点关节作为该机械臂的当前关节；
[0014]其中，机械臂的起点关节为远离该机械臂的执行末端一侧的关节。
[0015]可选地，基于已确定的所述关节确定所述机械臂的执行末端达到所述目标位姿的路径数据，包括：
[0016]基于求解得到的所述初始路径数据对机械臂进行碰撞检测，若确定所述机械臂不与任务空间内的障碍物发生碰撞，则以求解得到的所述初始路径数据作为所述机械臂的执行末端达到所述目标位姿的路径数据。
[0017]可选地，基于求解得到的所述初始路径数据对机械臂进行碰撞检测，包括：
[0018]基于求解得到的所述初始路径数据对与所述初始路径数据中锁定目标角度为初始角度的关节连接的机械臂连杆进行碰撞检测；
[0019]若确定所述机械臂不与任务空间内的障碍物发生碰撞，则以求解得到的所述初始路径数据作为所述机械臂的执行末端达到所述目标位姿的路径数据，包括：
[0020]若确定所述机械臂连杆不与任务空间内的障碍物发生碰撞，则以求解得到的所述初始路径数据作为所述机械臂的执行末端达到所述目标位姿的路径数据。
[0021]可选地，直至完成对机械臂的所有关节中当该机械臂的执行末端位于所述目标位姿时能够保持初始角度的关节的确定，包括：
[0022]若当前已确定的关节的数量达到设定阈值，则确定完成对机械臂的所有关节中当该机械臂的执行末端位于所述目标位姿时能够保持初始角度的关节的确定。
[0023]可选地，依据所述路径数据确定所述机械臂的运动路径，将所述运动路径中满足预设规则的运动路径作为机械臂的最终运动路径，包括：
[0024]针对每一路径数据，基于采样的路径搜索算法搜索机械臂的执行末端达到所述目标位姿时不与任务空间内的障碍物碰撞的运动路径；
[0025]遍历搜索到的所有运动路径，以满足预设规则的运动路径作为机械臂的最终运动路径。
[0026]可选地，所述预设规则包括：
[0027]计算所有运动路径的路径距离；
[0028]以路径距离最短的运动路径作为机械臂的最终运动路径。
[0029]可选地，所述方法还包括：
[0030]针对每一路径数据，若基于采样的路径搜索算法无法搜索到机械臂的执行末端达到所述目标位姿时不与任务空间内的障碍物碰撞的运动路径，且对应路径数据中已锁定目标角度为初始角度的关节数量大于1，则将对应路径数据中已锁定目标角度为初始角度的关节中最靠近机械臂的执行末端的关节的目标角度还原至锁定前的状态，得到还原后的路径数据；
[0031]若其余的路径数据中不存在与所述还原后的路径数据相同的路径数据，则针对所述还原后的路径数据基于采样的路径搜索算法进行运动路径搜索。
[0032]在本专利技术的第二方面，提供一种冗余自由度机械臂的路径规划装置，包括：
[0033]位姿确定模块，被配置为确定机械臂的执行末端所要达到的目标位姿；
[0034]路径数据生成模块，被配置为确定机械臂的所有关节中当该机械臂的执行末端位于所述目标位姿时能够保持初始角度的关节，以及基于已确定的所述关节确定所述机械臂的执行末端达到所述目标位姿的路径数据，所述路径数据包括所述机械臂的所有关节的目标角度，其中至少一个关节的目标角度与该关节的初始角度相等；
[0035]路径规划模块，被配置为依据所述路径数据确定所述机械臂的运动路径，将所述运动路径中满足预设规则的运动路径作为机械臂的最终运动路径。
[0036]在本专利技术的第三方面，提供一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的冗余自由度机械臂的路径规划方法。
[0037]在本专利技术的第四方面，提供一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理执行时实现上述的冗余自由度机械臂的路径规划方法。
[0038]在本专利技术的第五方面，提供一种工程机械，包括：
[0039]上述的冗余自由度机械臂的路径规划装置。
[0040]本专利技术上述技术方案通过确定机械臂的执行末端达到目标位姿时能够锁定目标角度为初始角度的关节，并基于锁定的关节对机械臂进行运动路径规划，从而能够减少机械臂的执行末端达到目标位姿本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种冗余自由度机械臂的路径规划方法，其特征在于，包括：确定机械臂的执行末端所要达到的目标位姿；确定机械臂的所有关节中当该机械臂的执行末端位于所述目标位姿时能够保持初始角度的关节；基于已确定的所述关节确定所述机械臂的执行末端达到所述目标位姿的路径数据，所述路径数据包括所述机械臂的所有关节的目标角度，其中至少一个关节的目标角度与该关节的初始角度相等；依据所述路径数据确定所述机械臂的运动路径，将所述运动路径中满足预设规则的运动路径作为机械臂的最终运动路径。2.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，确定机械臂的所有关节中当该机械臂的执行末端位于所述目标位姿时能够保持初始角度的关节，包括：锁定机械臂的当前关节的目标角度为初始角度，并针对所述目标位姿进行逆运动学求解，若能够求解得到该机械臂的执行末端达到所述目标位姿的初始路径数据，则确定机械臂的当前关节为当该机械臂的执行末端位于所述目标位姿时能够保持初始角度的关节，并锁定机械臂的当前关节的目标角度为初始角度；若求解结果为空，则将机械臂的当前关节的目标角度还原至锁定前的状态；针对与机械臂的当前关节相邻的下一个关节，重复上述过程，直至完成对机械臂的所有关节中当该机械臂的执行末端位于所述目标位姿时能够保持初始角度的关节的确定。3.根据权利要求2所述的路径规划方法，其特征在于，在锁定机械臂的当前关节的目标角度为初始角度，并针对所述目标位姿进行逆运动学求解之前，该方法还包括：确定机械臂的起点关节，以该机械臂的起点关节作为该机械臂的当前关节；其中，机械臂的起点关节为远离该机械臂的执行末端一侧的关节。4.根据权利要求2所述的路径规划方法，其特征在于，基于已确定的所述关节确定所述机械臂的执行末端达到所述目标位姿的路径数据，包括：基于求解得到的所述初始路径数据对机械臂进行碰撞检测，若确定所述机械臂不与任务空间内的障碍物发生碰撞，则以求解得到的所述初始路径数据作为所述机械臂的执行末端达到所述目标位姿的路径数据。5.根据权利要求4所述的路径规划方法，其特征在于，基于求解得到的所述初始路径数据对机械臂进行碰撞检测，包括：基于求解得到的所述初始路径数据对与所述初始路径数据中锁定目标角度为初始角度的关节连接的机械臂连杆进行碰撞检测；若确定所述机械臂不与任务空间内的障碍物发生碰撞，则以求解得到的所述初始路径数据作为所述机械臂的执行末端达到所述目标位姿的路径数据，包括：若确定所述机械臂连杆不与任务空间内的障碍物发生碰撞，则以求解得到的所述初始路径数据作为所述机械臂的执行末端达到所述目标位姿的路径数据。6.根据权利要求2所述的路径规划方法，其特征在于，直至完成对机械臂的所有关节中当该机...
【专利技术属性】
技术研发人员：付玲，于晓颖，皮皓杰，曾杨，
申请(专利权)人：中联重科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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