【技术实现步骤摘要】
本申请涉及机械自动化领域，具体而言，涉及一种避障方法、系统和移液机器人。
技术介绍
1、在自动化实验室中，移液机器人被广泛用于液体处理操作。为了进行实验，通常需要移液机器人在工作站中的操作台面上自动进行如样品转移、试剂分配和液体混合等操作。在进行实验前，配合其他自动化设备自动摆放所需样品和耗材；实验进行时，机器人将自动抵达指定位置对液体进行相应操作。
2、在机器人抵达相应位置的过程中，其自身可能与装有其他样品的容器或工作站内安装的其他设备产生碰撞，从而导致实验失败，造成损失。由于，目前实验室设备算力有限，不能运行复杂度很高的路径规划及碰撞检测算法。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本申请提供一种避障方法、系统和移液机器人，通过设计控制参数，得到设备算力限制前提下的相对最优路径，生成的路径在满足实时性要求的同时保证机器人自身不与工作空间内的其他物体发生碰撞。
2、具体的，本申请的技术方案如下：
3、第一方面，本申请公开一种避障方法，包括：在路径规划过程中，对预选路径进行碰撞检测；具体包括：
4、根据移液机器人配套的设备算力，设置控制参数；
5、对工作区域内所有物体构建长方体包络；在所述长方体包络的基础上，将其长宽高向外扩展一定的厚度；所述厚度与所述控制参数成正比；
6、获取任意相邻的两个路径节点之间的路径，基于预设的步长将所述路径划分为若干路径段，所述步长与所述控制参数d成正比；
7、在每个路
8、在一些实施方式中，在对预选路径进行碰撞检测之前，还包括如下步骤：
9、采集移液机器人所处的工作区域内所有物体的空间位置及尺寸信息，构建空间模型；实时获取所述移液机器人在所述空间模型中各个关节的位置，记录为当前位置；
10、确定所述当前位置与目标位置之间，在不同的高度层上是否存在直线可行路径；若存在则控制所述移液机器人移动至指定高度层按照所述直线可行路径移动；反之，则控制所述移液机器人移动至所述空间模型中的最高层，并基于启发式路径规划算法进行路径规划。
11、在一些实施方式中，所述的确定所述当前位置与目标位置之间，在不同的高度层上是否存在直线可行路径；包括如下步骤：
12、基于二分法查找所述工作区域内的任意高度；将所述当前位置与所述目标位置之间的连接线投射在任意高度的平面上；
13、以所述连接线在任意高度的投影作为预选路径进行碰撞检测；若无碰撞则将当前高度层作为所述指定高度层，将对应的预选路径作为直线可行路径；
14、若路径上存在碰撞则继续查找，直至查找全部高度后，认为所述当前位置与所述目标位置之间不存在直线可行路径。
15、在一些实施方式中，所述的在每个路径段的开头和结尾两处，对扩展后的物体进行碰撞检测；包括：通过三维分离轴检测方法，在路径段的开头位置与结尾位置处判断路径上移动物体与非移动物体二者是否相交。
16、在一些实施方式中，所述的在路径规划过程中，对预选路径进行碰撞检测；还包括如下步骤：
17、若两物体相交，则判断移动物体是否符合非移动物体的侵入条件；若不满足所述侵入条件则认为两物体发生碰撞，若满足所述侵入条件则认为两物体未发生碰撞。
18、第二方面，本申请还公开一种避障系统，包括：碰撞检测模块，用于在路径规划过程中，对预选路径进行碰撞检测；
19、具体包括：设置子模块，用于根据移液机器人配套的设备算力，设置控制参数；
20、扩展子模块，用于对工作区域内所有物体构建长方体包络；
21、所述扩展子模块，还用于在所述长方体包络的基础上，将其长宽高向外扩展一定的厚度；所述厚度与所述控制参数成正比；
22、划分子模块，用于获取任意相邻的两个路径节点之间的路径，基于预设的步长将所述路径划分为若干路径段，所述步长与所述控制参数成正比；
23、检测子模块，用于在每个路径段的开头和结尾两处，对扩展后的物体进行碰撞检测；若两处检测均无碰撞则认为该路径段无障碍物；反之则重新进行路径规划。
24、在一些实施方式中，所述的一种避障系统，还包括：
25、模型构建模块，用于采集移液机器人所处的工作区域内所有物体的空间位置及尺寸信息，构建空间模型；
26、位置获取模块，用于实时获取所述移液机器人在所述空间模型中各个关节的位置，记录为当前位置；
27、路径规划模块，用于确定所述当前位置与目标位置之间，在不同的高度层上是否存在直线可行路径；移动控制模块，用于若存在则控制所述移液机器人移动至指定高度层按照所述直线可行路径移动；
28、所述移动控制模块，还用于若不存在则控制所述移液机器人移动至所述空间模型中的最高层；所述路径规划模块，还用于基于启发式路径规划算法进行路径规划。
29、在一些实施方式中，所述路径规划模块，具体包括：
30、查找子模块，用于基于二分法查找所述工作区域内的任意高度；
31、投射子模块，用于将所述当前位置与所述目标位置之间的连接线投射在任意高度的平面上；
32、所述碰撞检测模块，还用于以所述连接线在任意高度的投影作为预选路径进行碰撞检测；若无碰撞则将当前高度层作为所述指定高度层，将对应的预选路径作为直线可行路径；
33、所述查找子模块，还用于若路径上存在碰撞则继续查找，直至查找全部高度后，认为所述当前位置与所述目标位置之间不存在直线可行路径。
34、在一些实施方式中，所述检测子模块，具体用于：通过三维分离轴检测方法，在路径段的开头位置与结尾位置处判断路径上移动物体与非移动物体二者是否相交。
35、所述检测子模块，还用于若两物体相交，则判断移动物体是否符合非移动物体的侵入条件；若不满足所述侵入条件则认为两物体发生碰撞，若满足所述侵入条件则认为两物体未发生碰撞。
36、第三方面，本申请还公开一种移液机器人，包括上述实施方式中任一项所述的一种避障系统。
37、与现有技术相比，本申请至少具有以下一项有益效果：
38、1、本申请提出的避障方法包含根据移液机器人配套的设备算力，设置控制参数d，基于实际使用的设备性能、处理器计算能力、要求响应时间等综合因素决定。本申请仅需经过少量参数调整即可控制避障方法的整体计算量，以适应不同平台的算力，从而在控制器层面满足实时性要求，实现在控制软件的规定响应时间内得到完整的路径。
39、2、本申请提出的避障方法中，在碰撞检测步骤中添加了修改物体尺寸的算法流程，保证了当控制参数d相对物体本身尺寸的比例较大时，本专利技术提出的避障方法能够满足基本的安全性要求，以牺牲机器人自身和工作空间内其他物体的最小间隔为代价保证了不会产生因算本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种避障方法，应用于移液机器人，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种避障方法，其特征在于，在对预选路径进行碰撞检测之前，还包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的一种避障方法，其特征在于，所述的确定所述当前位置与目标位置之间，在不同的高度层上是否存在直线可行路径；包括如下步骤：
4.如权利要求1所述的一种避障方法，其特征在于，所述的在每个路径段的开头和结尾两处，对扩展后的物体进行碰撞检测；包括：通过三维分离轴检测方法，在路径段的开头位置与结尾位置处判断路径上移动物体与非移动物体二者是否相交。
5.如权利要求1或4所述的一种避障方法，其特征在于，所述的在路径规划过程中，对预选路径进行碰撞检测；还包括如下步骤：
6.一种避障系统，其特征在于，包括：碰撞检测模块，用于在路径规划过程中，对预选路径进行碰撞检测；
7.如权利要求6所述的一种避障系统，其特征在于，还包括：
8.如权利要求7所述的一种避障系统，其特征在于，所述路径规划模块，具体包括：
9.如权利要求6所述的一种避障系统，
10.一种移液机器人，其特征在于，包括权利要求6-9中任一项所述的一种避障系统。
...【技术特征摘要】
1.一种避障方法，应用于移液机器人，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种避障方法，其特征在于，在对预选路径进行碰撞检测之前，还包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的一种避障方法，其特征在于，所述的确定所述当前位置与目标位置之间，在不同的高度层上是否存在直线可行路径；包括如下步骤：
4.如权利要求1所述的一种避障方法，其特征在于，所述的在每个路径段的开头和结尾两处，对扩展后的物体进行碰撞检测；包括：通过三维分离轴检测方法，在路径段的开头位置与结尾位置处判断路径上移动物体与非移动物体二者是否相交。
5.如权利要求1或4所述的一种避障方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘文贵，张毅成，陈骏，
申请(专利权)人：上海奔曜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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