本申请涉及机器人控制,尤其涉及一种机器人控制方法、装置和机器人。
背景技术:
1、随着智能机器人技术及应用的不断拓展,机器人的构型逐渐向复合机器人构型(包括移动底盘和机械臂)转变。复合机器人同时具备了可移动和可操作两大特性,拥有超大的灵活工作空间,给智能制造、智慧物流等场景带来了新的可能。但是,由于复合机器人引入了冗余自由度,其规划和控制的难度也逐渐提高。如何开发安全高效的复合机器人运动规划方法,支撑复合机器人性能的充分发挥,成为当前研究的热点。
技术实现思路
1、有鉴于此,本申请提供一种机器人控制方法、装置和机器人,以快速对机器人进行路径规划,并实现更好的协调和优化。
2、具体地,本申请是通过如下技术方案实现的:
3、本申请第一方面提供一种机器人控制方法,所述机器人控制方法应用于机器人,所述方法包括:
4、根据所述机器人的移动底盘在起始点的起始位姿和目标点的目标位姿,在低维采样空间对所述移动底盘进行全局路径规划,得到所述移动底盘从所述起始点到所述目标点的无碰路径;所述低维采样空间指的是所述移动底盘对应的三维空间,所述无碰路径中的每个路径点包括所述移动底盘在所述三维空间中的位姿;
5、将所述机器人的机械臂的初始位姿添加到所述无碰路径上的每个路径点中,得到所述机器人的全局全身路径;
6、确定所述全局全身路径中待重新规划的目标路径段;其中,所述目标路径段为与环境中的静态障碍物存在碰撞的路径段;
7、针对所述目标路径段,根据所述机器人在所述目标路径段的开始点的开始位姿以及所述机器人在所述目标路径段的结束点的结束位姿,在高维采样空间对所述机器人进行全局路径规划,得到所述机器人从所述开始点到所述结束点之间的优选路径;其中,所述高维采样空间包括所述移动底盘对应的三维空间、以及所述机械臂对应的多维空间;
8、利用所述优选路径将所述全局全身路径中的所述目标路径段替换,得到优化后的全局全身无碰路径,并利用所述优化后的全局全身无碰路径对所述机器人进行控制。
9、本申请第二方面提供一种机器人控制装置,所述装置包括获取模块、确定模块和控制模块;其中,
10、所述获取模块,用于根据所述机器人的移动底盘在起始点的起始位姿和目标点的目标位姿,在低维采样空间对所述移动底盘进行全局路径规划,得到所述移动底盘从所述起始点到所述目标点的无碰路径;所述低维采样空间指的是所述移动底盘对应的三维空间,所述无碰路径中的每个路径点包括所述移动底盘在所述三维空间中的位姿;
11、所述获取模块,还用于将所述机器人的机械臂的初始位姿添加到所述无碰路径上的每个路径点中,得到所述机器人的全局全身路径;
12、所述确定模块,用于确定所述全局全身路径中待重新规划的目标路径段;其中,所述目标路径段为与环境中的静态障碍物存在碰撞的路径段;
13、所述获取模块,还用于针对所述目标路径段,根据所述机器人在所述目标路径段的开始点的开始位姿以及所述机器人在所述目标路径段的结束点的结束位姿,在高维采样空间对所述机器人进行全局路径规划,得到所述机器人从所述开始点到所述结束点之间的优选路径;其中,所述高维采样空间包括所述移动底盘对应的三维空间、以及所述机械臂对应的多维空间;
14、所述控制模块,用于利用所述优选路径将所述全局全身路径中的所述目标路径段替换,得到优化后的全局全身无碰路径,并利用所述优化后的全局全身无碰路径对所述机器人进行控制。
15、本申请第三方面提供一种机器人,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现本申请第一方面提供的任一项所述方法的步骤。
16、本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序被处理器执行时实现本申请第一方面提供的任一项所述方法的步骤。
17、本申请提供的机器人控制方法、装置和机器人,第一方面,采用紧耦合的方式来进行路径规划,能够提高冗余系统的运动性能,发挥复合机器人的灵活优势,第二方面,在不存在碰撞的路段(即空闲区域)仅规划移动底盘,在存在碰撞的路段(狭窄区域),规划全身(整个机器人),可以压缩采样维度,避免了在所有路径上均规划全身时,因维度过大存在的规划时间较长、效率较低的问题,能够有效加快路径规划的过程,缩短路径规划的时长,提高路径规划的效率。
1.一种机器人控制方法,其特征在于,所述机器人控制方法应用于机器人,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在利用所述优化后的全局全身无碰路径对所述机器人进行控制的过程中,所述方法还包括:
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定所述全局全身路径中待重新规划的目标路径段,包括:
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述微分运动等式约束用如下公式表征:
5.根据权利要求2或4所述的方法,其特征在于,所述预设的速度阻尼器不等式约束可以包括所述机器人的全部关节点对应的速度阻尼器不等式约束或所述机器人的部分关节点对应的速度阻尼器不等式约束;其中,所述机器人的关节点对应的速度阻尼器不等式约束用如下公式表征:
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述以所述机器人的各个关节的自身约束、预设的微分运动等式约束、以及预设的速度阻尼器不等式约束作为约束条件,对目标函数进行二次优化,找到在满足所述约束条件的情况下,所述目标函数的最优解,包括:
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,若利用当前约束条件找不到目标函数的最优解时,所述方法还包括:
8.一种机器人控制装置,其特征在于,所述装置包括获取模块、确定模块和控制模块;其中,
9.一种机器人,其特征在于,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
