一种机器人移动轨迹优化方法技术

本发明专利技术公开了一种机器人移动轨迹优化方法，涉及机器人控制技术领域，解决了机器人在运动过程中会受到各种障碍物的影响，从而导致机器人的运动轨迹并不是最优的，影响机器人工作效率的技术问题；本发明专利技术根据机器人的工作任务规划备选路径，基于备选路径的拐点距离和拐点角度计算机器人经过备选路径的初始时间，能够使计算结果更加精确，减小误差对计算结果的影响；通过对备选路径的动态障碍物的移动特征进行预测，计算影响机器人执行任务的动态障碍物对机器人的阻挡时间，将初始时间和阻挡时间求和获取机器人通过备选路径的目标时间，基于目标时间选择最优路径，能够使计算的结果更加准确，有利于最优路径的选择，提高机器人的工作效率

【技术实现步骤摘要】
一种机器人移动轨迹优化方法


[0001]本专利技术属于机器人控制领域，涉及机器人移动轨迹优化技术，具体是一种机器人移动轨迹优化方法
。

技术介绍

[0002]随着机器人
的发展，机器人已经被广泛应用于工业，医疗等行业
。
机器人的移动轨迹优化是机器人运动规划的重要环节，轨迹优化可以确定机器人运动的最优路径，减少运动轨迹的长度和时间，从而提高机器人工作的效率；优化机器人的运动轨迹还可以降低机器人的能耗，提高资源利用率，减少对环境的污染
。
[0003]目前工厂在对机器人进行路径规划时会根据工厂的三维地图选择距离最短的路径，但是现有技术中只考虑了静止的障碍物，没有考虑动态障碍物对机器人运动的影响，机器人在运动过程中会受到各种障碍物的影响，从而导致机器人的运动轨迹并不是最优的，影响机器人的工作效率
。
[0004]本专利技术提供了一种机器人移动轨迹优化方法，以解决上述技术问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本专利技术提出了一种机器人移动轨迹优化方法，用于解决没有考虑动态障碍物对机器人运动的影响，机器人在运动过程中会受到各种障碍物的影响，从而导致机器人的运动轨迹并不是最优的，影响机器人工作效率的技术问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种机器人移动轨迹优化方法，包括：障碍分析模块，以及与之相连的路径规划模块和路径选择模块；
[0007]路径规划模块：基于工作任务确定机器人的运动起点和运动终点，结合工厂三维模型规划出机器人的若干备选路径；将若干备选路径编号为
i
，计算机器人通过若干备选路径的初始时间；其中，
i
＝
1,2
……
n
，
n
为正整数；
[0008]障碍分析模块：获取若干备选路径上的动态障碍物；基于动态障碍物的移动特征判断是否会影响机器人执行工作任务；是，则计算动态障碍物对机器人的阻挡时间；否，则忽略该动态障碍物；其中，动态障碍物包括工作人员或者可移动设备，移动特征包括移动方向和移动速度；
[0009]路径选择模块：基于初始时间和阻挡时间计算若干备选路径的目标时间；筛选出目标时间最短的备选路径作为目标路径；将目标路径发送至机器人，机器人基于目标路径执行工作任务
。
[0010]优选的，所述计算机器人通过若干备选路径的初始时间，包括：
[0011]依次提取备选路径
i
中的路径拐点
j
，基于拐点特征计算机器人通过路径拐点
j
的时间
Tij
；其中，
j
为路径拐点的编号，且
j
＝
1,2
……
m
，
m
为正整数；拐点特征包括拐点距离和拐点角度；
[0012]确定机器人的移动速度
V
；获取备选路径
i
的路径长度
Si
，以及拐点距离
Gij
；通过公式
CSi
＝
[(Si
‑
∑(Gij))/V]+
α
×
∑(Tij)
计算机器人通过备选路径
i
的初始时间
CSi
；其中，
∑()
为求和符号，
α
为大于0的比例系数
。
[0013]本专利技术通过计算机器人通过路径拐点的时间，考虑拐点的距离和拐点的角度，能够将影响机器人移动的路径因素考虑到位，有利于计算的精确度，减小误差对计算结果的影响
。
[0014]优选的，所述基于动态障碍物的移动特征判断是否会影响机器人执行工作任务，包括：
[0015]获取动态障碍物的移动特征；
[0016]基于移动特征判断机器人在执行工作任务时与动态障碍物是否相遇；是，则判定影响机器人执行工作任务；否，则判定不影响机器人执行工作任务
。
[0017]优选的，所述获取动态障碍物的移动特征，包括：
[0018]对工作人员的移动状态进行预测，获取工作人员对应的移动特征；或者
[0019]通过无线通信方式获取可移动设备的工作任务，基于工作任务解析获取可移动设备的移动特征
。
[0020]优选的，所述计算动态障碍物对机器人的阻挡时间，包括：
[0021]获取机器人经过动态障碍物时的移动速度
V1
，以及动态障碍物的障碍物长度
CD
；计算机器人由移动速度
V
降低到移动速度
V1
所需的时间
JS
；
[0022]通过公式
ZS
＝
β
×
[(CD/V1
‑
CD/V)+2JS]计算该动态障碍物对机器人的阻挡时间
ZS
；其中，
β
为大于0的比例系数，移动速度
V1
基于历史移动数据设定
。
[0023]本专利技术通过对动态障碍物进行预测，计算动态障碍物影响机器人执行工作任务的阻挡时间，能够对备选路径的实况进行预测，有利于最优路径的选择
。
[0024]优选的，所述筛选出目标时间最短的备选路径作为目标路径，包括：
[0025]对备选路径的初始时间和对应动态障碍物对机器人的阻挡时间进行求和，获取该备选路径对应的目标时间；
[0026]选择目标时间最短的一条备选路径作为目标路径；机器人按照目标路径执行工作任务
。
[0027]优选的，所述障碍分析模块分别与路径规划模块
、
路径选择模块通信和
/
或电气连接
。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术根据机器人的工作任务规划机器人的备选路径，基于拐点的角度和拐点的距离计算机器人通过备选路径的初始时间，有利于初始时间的计算结果更加准确，减小误差对计算结果的影响；根据工作人员的历史移动数据或通过无线通信方式获取可移动设备的工作任务，对动态障碍物的移动进行预测，判断动态障碍物是否影响机器人执行工作任务，计算动态障碍物影响机器人执行工作任务的阻挡时间，有利于对备选路径的实况进行预测；将备选路径的初始时间和阻挡时间求和得到目标时间，根据目标时间选择目标路径，根据计算结果选择用时最少的路径，能够更加准确的计算机器人通过备选路径的时间，将能够影响机器人执行工作任务的因素考虑的比较全面，有利于机器人选择最优路径，提高机器人的工作效率
。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种机器人移动轨迹优化方法，包括：障碍分析模块，以及与之相连的路径规划模块和路径选择模块；其特征在于，路径规划模块：基于工作任务确定机器人的运动起点和运动终点，结合工厂三维模型规划出机器人的若干备选路径；将若干备选路径编号为
i
，计算机器人通过若干备选路径的初始时间；其中，
i
＝
1,2
……
n
，
n
为正整数；障碍分析模块：获取若干备选路径上的动态障碍物；基于动态障碍物的移动特征判断是否会影响机器人执行工作任务；是，则计算动态障碍物对机器人的阻挡时间；否，则忽略该动态障碍物；其中，动态障碍物包括工作人员或者可移动设备，移动特征包括移动方向和移动速度；路径选择模块：基于初始时间和阻挡时间计算若干备选路径的目标时间；筛选出目标时间最短的备选路径作为目标路径；将目标路径发送至机器人，机器人基于目标路径执行工作任务
。2.
根据权利要求1所述的一种机器人移动轨迹优化方法，其特征在于，所述计算机器人通过若干备选路径的初始时间，包括：依次提取备选路径
i
中的路径拐点
j
，基于拐点特征计算机器人通过路径拐点
j
的时间
Tij
；其中，
j
为路径拐点的编号，且
j
＝
1,2
……
m
，
m
为正整数；拐点特征包括拐点距离和拐点角度；确定机器人的移动速度
V
；获取备选路径
i
的路径长度
Si
，以及拐点距离
Gij
；通过公式
CSi
＝
[(Si
‑
∑(Gij))/V]+
α
×
∑(Tij)
计算机器人通过备选路径
i
的初始时间
CSi
；其中，
∑()
为求和符号，

【专利技术属性】
技术研发人员：许亮，杨雪，张林，秦鹏飞，
申请(专利权)人：合肥至信机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：