本申请涉及一种奇异区域的轨迹规划方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。方法包括：获取机器人的原始规划轨迹，确定原始规划轨迹各轨迹点对应的多组候选关节姿态序列，当原始规划轨迹存在奇异点时，确定奇异点的进入边界点、退出边界点和进入关节姿态序列，根据进入关节姿态序列确定退出关节姿态序列，根据进入关节姿态序列和退出关节姿态序列，对原始规划轨迹中的各待修正轨迹点进行最小振动插补，得到待修正轨迹点平滑过渡的关节姿态序列，并对平滑过渡的关节姿态序列进行冗余自由度规划，得到规避奇异点的修正规划轨迹，使得关节运动能够从进入关节姿态序列平滑过度到退出关节姿态序列,并且不损失位置精度。度。度。
【技术实现步骤摘要】
奇异区域的轨迹规划方法、装置、计算机设备和存储介质
[0001]本申请涉及机器人领域，特别是涉及一种奇异区域的轨迹规划方法、装置、计算机设备和存储介质。
技术介绍
[0002]机械臂是高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用。
[0003]奇异点是指当机器人第五轴关节接近0
°
时，第四轴与第六轴处于同一直线上。此时机器人自由度将发生退化，将会造成某些关节角速度趋于无穷大，导致失控。数学上，奇异点通常是由机械臂的关节旋量的线性耦合引起的。有一类奇异点的产生总是与机器人的某一个特定关节的特定的角度对应,对应的关节角度左右两侧会产生两个互为镜像的关节位姿，这两个位姿称为机器人对于某一类奇异的镜像解。
[0004]在实际应用中，由于奇异点附近的运动往往会引起协作机器人控制器的超限和异常，建立针对奇异点附近的运动保护是非常有必要的。
技术实现思路
[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够规避奇异区域的轨迹规划方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
[0006]第一方面，本申请提供了一种奇异区域的轨迹规划方法。所述方法包括：
[0007]获取机器人的原始规划轨迹，确定所述原始规划轨迹各轨迹点对应的多组候选关节姿态序列；
[0008]当根据各所述轨迹点的所述多组候选关节姿态序列确定所述原始规划轨迹存在奇异点时，确定所述奇异点的进入边界点和退出边界点；
[0009]确定所述进入边界点的进入关节姿态序列，根据所述进入关节姿态序列在所述退出边界点的候选关节姿态序列中确定退出关节姿态序列；
[0010]根据所述进入关节姿态序列和所述退出关节姿态序列，对所述原始规划轨迹中的所述进入边界点和退出边界点范围内的各待修正轨迹点进行最小振动插补，得到所述待修正轨迹点平滑过渡的关节姿态序列；
[0011]对所述待修正轨迹点平滑过渡的关节姿态序列进行冗余自由度规划，得到修正规划轨迹。
[0012]在其中一个实施例中，根据各轨迹点的所述多组候选关节姿态序列确定所述原始规划轨迹是否存在奇异点的方式，包括：
[0013]对于每个所述轨迹点，从所述多组候选关节姿态序列中确定目标关节姿态序列；所述目标关节姿态序列包括所述机器人各关节点的关节姿态；
[0014]确定各所述轨迹点的所述目标关节姿态序列中的目标关节姿态；
[0015]将所述目标关节姿态小于第一阈值的轨迹点，确定为奇异点。
[0016]在其中一个实施例中，所述从所述多组候选关节姿态序列中确定目标关节姿态序列，包括：
[0017]将所述多组候选关节姿态序列中与上一时刻的目标关节姿态序列距离最近的关节姿态序列，确定为目标关节姿态序列。
[0018]在其中一个实施例中，所述确定所述奇异点的进入边界点和退出边界点，包括：
[0019]查找所述奇异点的前后预设范围内轨迹点的目标关节姿态序列中的目标关节姿态；
[0020]将所述目标关节姿态小于第二阈值，且速度小于0的目标关节姿态对应的轨迹点确定为进入边界点；
[0021]将所述目标关节姿态大于第二阈值，且速度大于0的目标关节姿态对应的轨迹点确定为退出边界点。
[0022]在其中一个实施例中，所述确定所述进入边界点的进入关节姿态序列，根据所述进入关节姿态序列在所述退出边界点的候选关节姿态序列中确定退出关节姿态序列，包括：
[0023]将所述进入边界点的目标关节姿态序列确定为进入关节姿态序列；
[0024]将所述退出边界点的候选关节姿态序列中，与进入关节姿态序列的关节角度加权最小的关节姿态序列确定为退出关节姿态序列。
[0025]在其中一个实施例中，所述根据所述进入关节姿态序列和所述退出关节姿态序列，对所述原始规划轨迹中的所述进入边界点和退出边界点范围内的各待修正轨迹点进行最小振动插补，得到所述待修正轨迹点平滑过渡的关节姿态序列，包括：
[0026]根据所述进入关节姿态序列和所述退出关节姿态序列，使用五次多项式对所述原始规划轨迹中的所述进入边界点和退出边界点范围内的各待修正轨迹点进行最小振动插补，得到所述待修正轨迹点平滑过渡的关节姿态序列。
[0027]在其中一个实施例中，所述对所述待修正轨迹点平滑过渡的关节姿态序列进行冗余自由度规划，得到修正规划轨迹，包括：
[0028]根据所述待修正轨迹点平滑过渡的关节姿态序列，得到所述待修正轨迹点平滑过渡的关节姿态序列的轨迹速度；
[0029]根据所述轨迹速度和雅可比矩阵，确定位置增量；
[0030]根据所述位置增量，确定修正规划轨迹。
[0031]第二方面，本申请还提供了一种机器人控制装置。所述装置包括：
[0032]候选关节姿态序列确定模块，用于获取机器人的原始规划轨迹，确定所述原始规划轨迹各轨迹点对应的多组候选关节姿态序列；
[0033]进入边界点和退出边界点确定模块，用于当根据各所述轨迹点的所述多组候选关节姿态序列确定所述原始规划轨迹存在奇异点时，确定所述奇异点的进入边界点和退出边界点；
[0034]退出关节姿态序列确定模块，用于确定所述进入边界点的进入关节姿态序列，根据所述进入关节姿态序列在所述退出边界点的候选关节姿态序列中确定退出关节姿态序列；
[0035]最小振动插补模块，用于根据所述进入关节姿态序列和所述退出关节姿态序列，
对所述原始规划轨迹中的所述进入边界点和退出边界点范围内的各待修正轨迹点进行最小振动插补，得到所述待修正轨迹点平滑过渡的关节姿态序列；
[0036]修正规划轨迹模块，用于对所述待修正轨迹点平滑过渡的关节姿态序列进行冗余自由度规划确定，得到修正规划轨迹。
[0037]第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0038]获取机器人的原始规划轨迹，确定所述原始规划轨迹各轨迹点对应的多组候选关节姿态序列；
[0039]当根据各所述轨迹点的所述多组候选关节姿态序列确定所述原始规划轨迹存在奇异点时，确定所述奇异点的进入边界点和退出边界点；
[0040]确定所述进入边界点的进入关节姿态序列，根据所述进入关节姿态序列在所述退出边界点的候选关节姿态序列中确定退出关节姿态序列；
[0041]根据所述进入关节姿态序列和所述退出关节姿态序列，对所述原始规划轨迹中的所述进入边界点和退出边界点范围内的各待修正轨迹点进行最小振动插补，得到所述待修正轨迹点平滑过渡的关节姿态序列；
[0042]对所述待修正轨迹点平滑过渡的关节姿态序列进行冗余自由度规划，得到修正规划轨迹。
[0043]第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种奇异区域的轨迹规划方法，其特征在于，所述方法包括：获取机器人的原始规划轨迹，确定所述原始规划轨迹各轨迹点对应的多组候选关节姿态序列；当根据各所述轨迹点的所述多组候选关节姿态序列确定所述原始规划轨迹存在奇异点时，确定所述奇异点的进入边界点和退出边界点；确定所述进入边界点的进入关节姿态序列，根据所述进入关节姿态序列在所述退出边界点的候选关节姿态序列中确定退出关节姿态序列；根据所述进入关节姿态序列和所述退出关节姿态序列，对所述原始规划轨迹中的所述进入边界点和退出边界点范围内的各待修正轨迹点进行最小振动插补，得到所述待修正轨迹点平滑过渡的关节姿态序列；对所述待修正轨迹点平滑过渡的关节姿态序列进行冗余自由度规划，得到修正规划轨迹。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各轨迹点的所述多组候选关节姿态序列确定所述原始规划轨迹是否存在奇异点的方式，包括：对于每个所述轨迹点，从所述多组候选关节姿态序列中确定目标关节姿态序列；所述目标关节姿态序列包括所述机器人各关节点的关节姿态；确定各所述轨迹点的所述目标关节姿态序列中的目标关节姿态；将所述目标关节姿态小于第一阈值的轨迹点，确定为奇异点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从所述多组候选关节姿态序列中确定目标关节姿态序列，包括：将所述多组候选关节姿态序列中与上一时刻的目标关节姿态序列距离最近的关节姿态序列，确定为目标关节姿态序列。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述奇异点的进入边界点和退出边界点，包括：查找所述奇异点的前后预设范围内轨迹点的目标关节姿态序列中的目标关节姿态；将所述目标关节姿态小于第二阈值，且速度小于0的目标关节姿态对应的轨迹点确定为进入边界点；将所述目标关节姿态大于第二阈值，且速度大于0的目标关节姿态对应的轨迹点确定为退出边界点。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定所述进入边界点的进入关节姿态序列，根据所述进入关节姿态序列在所述退出边界点的候选关节姿态序列中确定退出关节姿态序列，包括：将所述进入边界点的目标关节姿态序列确定为进入关节姿态序列；将所述退出边界点的候选关节姿态序列中，与进入关节姿态序列的关节角度加权最小的关节...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄彦玮，张鹏，张国平，王光能，
申请(专利权)人：深圳市大族机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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