一种六轴机械臂路径规划方法及系统

本发明属于机械臂路径规划领域，具体涉及一种六轴机械臂路径规划方法及系统。

背景技术：

1、路径规划技术作为六轴工业机械臂研究中的一个基础而关键的课题，旨在解决在有障碍物的工作环境中，如何根据给定的起始节点和期望的目标节点，按照一定的评价标准，寻找一条既连接起始节点到目标节点又能避开所有障碍物的最优运动路径。现有六轴机械臂作业依赖人工干预，人工手动规划作业路径，自动化作业闭环度较低，无法实现全流程自动化智能作业。现有常规路径规划流程仅单纯规划机械臂运动轨迹，未将机械臂臂体、周边生产工装、待加工物料的碰撞检测条件嵌入路径规划前置流程，规划生成的运动路径存在碰撞隐患，极易造成机械臂结构损伤、物料损毁、生产线停机故障，设备运维成本、物料损耗成本偏高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种六轴机械臂路径规划方法及系统，摒弃人工干预、人工手动路径规划作业模式，通过将碰撞检测逻辑内嵌于路径规划全流程，从轨迹源头规避碰撞风险。

2、为了达到上述目的，本发明第一方面提供一种六轴机械臂路径规划方法，包括：

3、s1、获取六轴机械臂的起始节点和目标节点，并构建包含起始节点的扩展树；

4、s2、在六轴机械臂作业空间内随机生成采样点，并选取当前扩展树中的一个节点作为基本节点，以所述基本节点向所述采样点方向延伸得到一个候选节点；

5、s3、判断基本节点和候选节点的连接路径经过障碍物时，返回执行步骤s2；判断基本节点和候选节点的连接路径未经过障碍物时，将所述候选节点作为生长节点纳入扩展树；

6、s4、获取当前纳入扩展树的生长节点作为当前节点，判断当前节点未与目标节点重合时，执行步骤s5；判断当前节点与目标节点重合时，生成初始路径并执行步骤s6；

7、s5、判断当前节点与目标节点的连接路径经过障碍物时，返回执行步骤s2；判断当前节点与目标节点的连接路径未经过障碍物时，生成初始路径并执行步骤s6；

8、s6、去除初始路径中的冗余节点，生成规划路径。

9、作为优选，在第一方面的一种可能实现方式中，所述选取当前扩展树中的一个节点作为基本节点，包括：

10、获取当前扩展树中所有节点到所述采样点的采样距离，最短采样距离所对应的节点作为基本节点。

11、作为优选，在第一方面的一种可能实现方式中，所述以所述基本节点向所述采样点方向延伸得到一个候选节点，包括：

12、以所述基本节点向所述采样点方向延伸预设步长得到一个候选节点。

13、作为优选，在第一方面的一种可能实现方式中，步骤s4中所述生成初始路径，包括：

14、s41、将与目标节点重合的当前节点作为末端节点；

15、s42、将所述末端节点与所述末端节点对应的基本节点连接，并将所述末端节点对应的基本节点视为当前的末端节点；

16、s43、重复步骤s42，直至当前的末端节点为起始节点，得到初始路径。

17、作为优选，在第一方面的一种可能实现方式中，步骤s5中所述生成初始路径，包括：

18、s51、将当前节点作为目标节点的末端节点，并将所述当前节点与所述目标节点连接；

19、s52、将所述末端节点与所述末端节点对应的基本节点连接，并将所述末端节点对应的基本节点视为当前的末端节点；

20、s53、重复步骤s52，直至当前的末端节点为起始节点，得到初始路径。

21、作为优选，在第一方面的一种可能实现方式中，所述去除初始路径中的冗余节点，生成规划路径，包括：

22、s61、将初始路径中目标节点的上一节点作为检测节点，起始节点为父节点；

23、s62、判断父节点和检测节点之间的连接路径经过障碍物时，执行步骤s63；判断父节点和检测节点之间的连接路径未经过障碍物时，将所述初始路径中父节点与检测节点之间的节点作为冗余节点，去除所述冗余节点，并执行步骤s64；

24、s63、将初始路径中检测节点的上一节点作为当前的检测节点，保持父节点不变，执行步骤s62；

25、s64、将检测节点作为当前的父节点，目标节点作为当前的检测节点，执行步骤s62，直至以目标节点作为检测节点的连接路径未经过障碍物时为止，生成规划路径。

26、本发明第二方面提供一种六轴机械臂路径规划系统，包括：

27、数据初始化模块，用于获取六轴机械臂的起始节点和目标节点，并构建包含起始节点的扩展树；

28、候选节点生成模块，用于在六轴机械臂作业空间内随机生成采样点，并选取当前扩展树中的一个节点作为基本节点，以所述基本节点向所述采样点方向延伸得到一个候选节点；

29、扩展树管理模块，用于根据基本节点与候选节点的连接路径与障碍物的碰撞检测结果，确定所述候选节点是否作为生长节点纳入扩展树；

30、初始路径生成模块，用于根据碰撞检测结果和扩展树中节点生成初始路径；

31、路径优化模块，用于去除初始路径中的冗余节点，得到规划路径。

32、本发明第三方面提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该计算机指令使计算机执行上述六轴机械臂路径规划方法。

33、本发明第四方面提供 一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信，处理器调用存储器中的逻辑指令，以执行上述六轴机械臂路径规划方法。

34、本发明第五方面提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机执行上述六轴机械臂路径规划方法。

35、有益效果：本发明构建了六轴机械臂路径规划整体流程的全智能化，降低了人工成本并摒弃了人工干预造成的误差问题；通过扩展树中候选节点与相对应基本节点之间连接路径与障碍物的碰撞检测，从源头规避规划路径与障碍物发生碰撞的可能性。通过直接验证规划当前节点和目标节点之间的可行路径，进一步提升了路径搜索收敛速度、缩短了路径规划耗时，同时降低了算法的复杂度；通过去除初始路径中的冗余节点，减少了生成路径中不必要的节点，优化了整体路径，提高了路径质量。

1.一种六轴机械臂路径规划方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的六轴机械臂路径规划方法，其特征在于，所述选取当前扩展树中的一个节点作为基本节点，包括：

3.根据权利要求2所述的六轴机械臂路径规划方法，其特征在于，所述以所述基本节点向所述采样点方向延伸得到一个候选节点，包括：

4.根据权利要求3所述的六轴机械臂路径规划方法，其特征在于，步骤s4中所述生成初始路径，包括：

5.根据权利要求3所述的六轴机械臂路径规划方法，其特征在于，步骤s5中所述生成初始路径，包括：

6.根据权利要求1所述的六轴机械臂路径规划方法，其特征在于，所述去除初始路径中的冗余节点，生成规划路径，包括：

7.一种六轴机械臂路径规划系统，其特征在于，包括：

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该计算机指令使计算机执行权利要求1-6任一项所述的六轴机械臂路径规划方法。

9.一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信，处理器调用存储器中的逻辑指令，以执行权利要求1-6任一项所述的六轴机械臂路径规划方法。

10.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机执行权利要求1-6任一项所述的六轴机械臂路径规划方法。