【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械臂路径规划，具体涉及一种基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法。
技术介绍
1、目前，在复杂环境中，机械臂的运动方式主要为示教模式。通过人为示教，避免运动中的危险路径，机械臂可以安全的到达目标位姿。这种方式实现简单，操作方便，可以实时的检测路径的安全性，以及优化路径的运动顺序。
2、但是，教模式的方式需要消耗大量的时间验证路径的安全性，极大的降低了工作效率。且需要多人配合完成机械臂的示教，大大提高了人工成本的预算。依赖机械臂本身控制器的稳定性，如果同一目标点的多次规划都不一致，会降低机械臂运动的安全性，增加机械臂碰撞的风险。同时，示教模式灵活性较差，每一次运动需保持机械臂与示教时在同一位置，否则会极大的提高机械臂碰撞的风险性。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法解决上述提到的技术问题，具体采用如下的技术方案：
2、一种基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，包含：
3、对相机和机械臂进行手眼标定；
4、通过相机从多角度获取障碍物的若干点云数据；
5、对若干所述点云数据进行点云拼接得到完整的物体点云图；
6、对所述物体点云图进行包围盒化；
7、在线构建环境模型；
8、针对障碍物通过遗传算法对运动点位进行排序得到最终的运动点位顺序。
9、进一步地，相机设置于机械臂的末端，通过eye-in-hand的方式进行手眼标定
10、进一步地，所述对相机和机械臂进行手眼标定的具体方法为：
11、将机械臂移动到一个新的位姿；
12、记录机械臂末端执行器的第一位姿参数；
13、通过相机对标定对象进行位姿检测并输出第二位姿参数；
14、重复上述步骤预设次数，通过获取的所述第一位姿参数和所述第二位姿参数计算手眼坐标变换矩阵完成手眼标定。
15、进一步地，所述预设次数大于等于10且小于等于20。
16、进一步地，所述通过相机从多角度获取障碍物的若干点云数据的具体方法为：
17、设计多个机械臂位姿；
18、使机械臂到达每个位姿，记录机械臂末端执行器在每个位姿下的第三位姿参数；
19、分别令相机在这些位姿下拍照，得到若干所述点云数据。
20、进一步地，设计的多个位姿覆盖整个局域空间，且拍摄的照片每2张具有重合部分。
21、进一步地，在对若干所述点云数据进行点云拼接得到完整的物体点云图的过程中，采用快速点云特征直方图进行粗配准以及迭代最近点精配准相结合的方法进行多视角点云配准。
22、进一步地，所述对所述物体点云图进行包围盒化的具体方法为：
23、使用obb包围盒对所述物体点云图进行包围盒化。
24、进一步地，所述通过遗传算法对运动点位进行排序得到最终对的运动点位顺序的具体方法为：
25、设定种群数、迭代次数、最优选择概率、弱者生存概率、变异率等参数，定义每两个点位之间的耗能评分s，设定适应度函数计算种群适应度f，完成参数设定；
26、创建二维数组sort，大小为(u,v)，其中u为运动点位数，v为初始化的种群数，每个个体具有相同的初始顺序，即每一列元素相同，然后将每一列顺序随机打乱以增加种群的多样性，完成初始化；
27、根据每个个体的适应度值进行排序，将适应度最低的两组序列剔除，在剩下的序列中进行序列扩充；
28、从剩下的序列中随机选择两组序列作为父母，随机选择一个交叉点将父母的基因进行交叉；同时交叉后，针对重复的运动点位进行处理，去重后生成新的序列，重复该流程，生成两组新的序列代替自然选择中淘汰的两组序列；
29、定义变异操作函数，所述操作函数遍历子代个体，根据变异率随机选择两个基因位置，并交换它们的值，引入随机性，增加种群的多样性，如果变异后序列的适应度得到提高则保存，反之放弃；
30、通过迭代多次，并持续更新种群，最终找到适应度最高的个体作为所述运动点位顺序。
31、进一步地，适应度f为所有点位之间的耗能评分的倒数和，即：
32、
33、进一步地，在初始化完成后，定义一个改良函数对初始种群中的个体进行改良，所述改良函数随机选择两个点位，并交换它们的位置，如果改良后的适应度f值更高，则更新个体。
34、本专利技术的有益之处在于所提供的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，通过机械臂末端携带的双目视觉相机扫描外部环境，在线建立环境模型，将机械臂基于环境模型进行避障规划，得出安全的运动路径，可以节省示教机械臂的时间，大大提高了工作效率。
35、本专利技术的有益之处还在于所提供的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，对仿真示教的点位通过遗传算法进行运动排序，规划出合理的运动顺序，进一步提高整体的运行效率。
36、本专利技术的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法基于环境建模进行的避障规划，对机械臂控制器的稳定性依赖程度低。即使每次规划的路径不一样，但都是基于环境模型进行的避障规划，因此运动的路径都是安全的，增加了机械臂运动的安全性。只需将机械臂置于运动环境中，即可自动运行，单人独自操作即可完成作业，减少了作业参与的人数，降低人工预算的成本。同时，在线建模可以实时在任意位置点建立环境模型，极大的提高了机械臂运动的灵活性，并且减少了中间环节的误差，对机械臂运动的安全性有进一步的提高。
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1.一种基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，其特征在于，包含：
2.根据权利要求1所述的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，其特征在于，
10.根据权利要求8所述的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，其特征在于，包含：
2.根据权利要求1所述的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的基于视觉在线建模的机械臂运动路径规划方法，其特征在于，
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【专利技术属性】
技术研发人员：高灿，孙长浩，玉正英，邹治银，李徐军，杨子赫，夏天，毛泽庆，陈如申，曹光客，
申请(专利权)人：杭州申昊科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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