一种机器人路径干涉检测方法、装置、介质及设备与流程

专利2022-11-28  37


本发明涉及机器人领域,尤其涉及一种机器人路径干涉检测方法、装置、介质及设备。



背景技术:

随着自动化行业的普及,机器人的应用越来越广泛。在多台机器人同时工作时,如果两台机器人之间路径存在干涉,必须采用时序规定哪台机器人先工作,哪台机器人后工作,或者添加干涉区的方法,划定干涉区域,哪台机器人先进干涉区域就先工作,则另一台机器人等待,以避开干涉,而这一问题的前提是需要检测出两台机器人之间在同一空间中的运动路径是否存在干涉。

目前比较常用的有两种方法判断两台机器人之间的路径是否存在干涉。第一种方法为手动判断方法,目前行业现场机器人调试一直使用此种方法。无论是在仿真环境还是在实际环境中都可以使用此种方法。即各自运行两台机器人相关轨迹,观察大致的运动区域。然后将其中一台机器人开到最可能干涉的地方停止,另外一台机器人慢速运行全部轨迹,观察是否会有碰撞。但此种方法耗时长,而且需大量依赖仿真工程师的现场经验,需要多次运行机器人路径,判断次数多。另一种为自动判断方法,只能在仿真环境中使用,使用仿真软件的扫掠功能,将机器人需要检查路径的范围各自扫掠成一个三维数模,然后通过判断三维数模是否存在干涉来判断路径是否存在干涉,这种方法可以脱离对现场经验的依赖,并且扫掠准确,但这个过程耗时巨大,需要大量的等待时间,并且只能在仿真环境中使用。



技术实现要素:

为了克服现有技术存在的缺点与不足,本申请提供了一种机器人路径干涉检测方法、装置、介质及设备,可以检测路径干涉耗时长以及检测方法不可以应用于现场的问题。

为了达到上述申请的目的,本申请提供了一种机器人路径干涉检测方法,所述方法包括:

确定任意两个机器人的多组空间形状点,所述多组空间形状点包括机器人对应的组成部分的空间形状点;

基于每个机器人的多组空间形状点、预设运动路径和预设的本体运动参数,确定每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布;

基于每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布确定每个机器人在所述预设运动路径上的点集;

将所述每个机器人在各自预设运动路径上的点集显示为图形,所述点集中属于不同机器人的点集用不同的方式显示;

确定所述两个机器人的相对位置关系;

基于所述两个机器人的相对位置关系和所述图形进行所述两个机器人的路径干涉检测。

另一方面,本申请还提供一种机器人路径干涉检测装置,所述装置包括:

空间形状点确定模块,用于确定任意两个机器人的多组空间形状点,所述多组空间形状点包括机器人对应的组成部分的空间形状点;

点阵确定模块,用于基于每个机器人的多组空间形状点、预设运动路径和预设的本体运动参数,确定每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布;

点集确定模块,用于对每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布确定每个机器人在所述预设运动路径上的点集;

图形显示模块,用于将所述每个机器人在各自预设运动路径上的点集显示为图形,所述点集中属于不同机器人的点集用不同的方式显示;

相对位置确定模块,用于确定所述两个机器人的相对位置关系;

干涉确定模块,用于基于所述两个机器人的相对位置关系和所述图形进行所述两个机器人的路径干涉检测。

另一方面,本申请还提供一种计算机可读存储介质,所述存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序,所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现上述的机器人路径干涉检测方法。

另一方面,本申请还提供一种机器人路径干涉检测设备,所述设备包括处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序,所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现上述的机器人路径干涉检测方法。

实施本申请,具有如下有益效果:

本申请通过确定机器人的多组空间形状点,基于所述多组空间形状点、预设运动路径和预设的本体运动参数,得到机器人在各自预设运动路径上的点集,再根据两个机器人在各自预设运动路径上的点集和所述两个机器人的相对位置关系,进行所述两个机器人的路径干涉检测,可以解决检测路径干涉耗时长以及检测方法不可以应用于现场的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案,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,显而易见的,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本申请实施例提供的任意两个待检测路径干涉的机器人的立体图;

图2为本申请实施例提供的图1中机器人a的骨架图;

图3为本申请实施例提供的一种机器人路径干涉检测方法的流程示意图;

图4为本申请实施例提供的一种空间形状点的表示示意图;

图5为本申请实施例提供的确定任意两个机器人的多组空间形状点的流程示意图;

图6为本申请另一实施例提供的一种机器人路径干涉检测方法的流程示意图;

图7为本申请实施例提供的一种机器人路径干涉检测方法中路径上的空间形状点的求解示意图;

图8为本申请实施例提供的一种机器人路径干涉检测装置示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了实现本申请的技术方案,让更多的工程技术工作者容易了解和应用本申请,将结合具体的实施例,进一步阐述本申请的工作原理。

本申请可应用于机器人领域,尤其涉及对机器人路径干涉在模拟仿真或者实际现场的检测。首先,参照图1和图2,对本申请的机器人的整体结构进行说明。图1是任意两个待检测路径干涉的机器人的立体图,图1中所示的两个机器人均为串联六轴机器人,以其中的机器人a进行说明,该机器人a具有旋转轴,该旋转轴从靠近安装底座的第一轴101起依次为第二轴102、第三轴103、第四轴104、第五轴105以及第六轴106。图2是图1中机器人a的骨架图,其中,201至206依次分别与图1中第一轴101至第六轴106对应。需要说明的是,本申请的方法应用的对象包括但不限于串联六轴机器人,为便于方法的说明,仅以串联六轴机器人举例。

请参考图3,其所示为本申请实施例提供的一种机器人路径干涉检测方法的流程示意图,本说明书提供了如实施例或流程图所示的方法操作步骤,但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例列入的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式,不代表唯一的执行顺序,在需要对机器人路径干涉进行检测时,可以按照实施例或附图所示的方法顺序执行。

具体的,如图3所示,该方法包括;

s101:确定任意两个机器人的多组空间形状点,多组空间形状点包括机器人对应的组成部分的空间形状点。

具体的,一组空间形状点可以描述出一个组成部分的空间形状,如图2所示,第一轴101和第二轴102之间的连杆为一连杆,第二轴102和第三轴103之间的连杆为二连杆,依此类推,第五轴105和第六轴106之间的连杆为五连杆,第六轴106向后为工具。六个连杆和工具均为机器人的组成部分,将确定七组空间形状点来描述七个组成部分的空间形状。如图4所示,确定i连杆的空间形状点为包括i连杆的立方体的八个顶点,八个顶点分别为(ki.p1)、(ki.p2)、(ki.p3)、(ki.p4)、(ki.p5)、(ki.p6)、(ki.p7)和(ki.p8),其中,ki表示八个顶点位于i连杆,p表示点的坐标。这八个顶点确定的空间形状为空间大小尽量小且包括i连杆的所有部分的形状。空间形状点包括位于机器人本体表面或者位于机器人本体以外的点。利用步骤s101确定空间形状点,可以减少机器人其余数量庞大的点参与空间形状的确定,节省了大量时间。

在一些实施例中,如图5所示,确定任意两个机器人的多组空间形状点包括:

s1011:判断每个机器人对应的组成部分是否存在相对运动。

s1013:若任意两个组成部分不存在相对运动,将机器人对应的组成部分设置为一组空间形状点。

s1015:若任意两个组成部分存在相对运动,将存在相对运动的两个组成部分设置为两组空间形状点。

具体的,利用判断任意两个组成部分是否存在相对运动,可以只对存在相对运动的两个组成部分分别设置两组空间形状点。例如,当机器人的两个组成部分之间不存在相对运动时,可以设置两个组成部分为一个整体,用八个顶点确定的一个立方体描述该两个组成部分。相比于前一方式,不进行相对运动的判断,直接确定两个组成部分的两组空间形状点,需要十六个顶点分别确定两个立方体描述对应的组成部分。因此,通过判断每个机器人对应的组成部分是否存在相对运动,将不存相对运动的组成部分作为一个整体,再进行这个整体的空间形状点的确定,可以减少空间形状点数量,从而大大减少检测时间。

s103:基于每个机器人的多组空间形状点、预设运动路径和预设的本体运动参数,确定每个机器人在预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布。

具体的,预设运动路径为设置的从起始状态到目标状态的位置变化。需要说明的是,预设运动路径仅包括位置序列,不包括时间序列。预设的本体运动参数可以包括本体多个组成部分之间的连接方式和连接点的运动参数。

在另外的实施例中,如图6所示,所述方法还包括:

s1041:分别设置两个机器人的原点位置。

如图1所示,通常情况下,将靠近安装底座的第一轴101设置为机器人a的原点位置。

本实施例在分别设置了两个机器人的原点位置后,s103具体包括的步骤:

s1042:基于每个机器人的预设运动路径和预设的本体运动参数,确定每个机器人在预设运动路径过程中每个时刻的位姿。

例如,机器人a有{a1,a2,a3,……,an}的路径。当机器人a运行到a1时,根据预设的本体运动参数,可以确定机器人a的位姿,相应的也可以确定到机器人的多个空间形状的位姿。

s1043:基于每个机器人每个时刻的位姿确定多个空间形状的位姿。

其中,空间形状包括机器人对应的组成部件间的连接点和机器人对应的组成部分的空间形状点。根据s1042中的举例,同理,可以确定机器人a从a2运行到an过程中,a2、a3、a4至an每个路径点的位姿。相应的,可以确定a2、a3、a4至an每个路径点机器人a的多个空间形状的位姿。

s1044:确定连接点在每个时刻相对于机器人原点位置的位姿关系。

s1045:基于多个空间形状的位姿和位姿关系,确定多组空间形状点相对于机器人原点位置的位置信息。

具体的,当多个空间形状的位姿和各位姿之间的关系已知时,可以确定多组空间形状点相对于机器人原点位置的位置信息。例如,确定i连杆的空间形状点为包括i连杆的立方体的八个顶点,八个顶点分别为(ki.p1)、(ki.p2)、(ki.p3)、(ki.p4)、(ki.p5)、(ki.p6)、(ki.p7)和(ki.p8),其中,ki表示八个顶点位于i连杆,p表示点的坐标。机器人a有{a1,a2,a3,……,an}的路径,当机器人a位于路径上的a1时,八个顶点相对于机器人原点的位置,为{k1.p1.a1,k1.p2.a1,……}。

s1046:将位置信息作为每个机器人在预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布。

具体的,当多个空间形状点相对于机器人原点位置的位置信息已知,并且路径已知时,可以确定所有的空间形状点在a1至an时的分布。如图7所示,根据机器人原点、机器人的连接点、连接点运动参数和机器人的预设运动路径,可以得到机器人在路径上某一点时以连接点为参照的连接杆的位姿,再根据空间形状点的分布,可以确定空间形状点相对于机器人原点位置的位置关系。

s105:基于每个机器人在预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布确定每个机器人在预设运动路径上的点集。

具体的,每个机器人在预设运动路径上的点集包括所有空间形状点分布在整个路径上的集合。

s107:将每个机器人在各自预设运动路径上的点集显示为图形,点集中属于不同机器人的点集用不同的方式显示。

具体的,可以利用三维可视化工具将每个机器人在各自预设运动路径上的点集显示为三维图形。

具体的,s107步骤可以包括:

将不同机器人的点集显示为不同颜色,或者将不用机器人的点集用不同的形式显示。

s109:确定所述两个机器人的相对位置关系。

在一些应用于仿真环境的实施例中,确定两个机器人的相对位置关系包括预设两个机器人的相对位置关系。

在一些应用于实际现场的实施例中,确定两个机器人的相对位置关系包括测量两个机器人的相对位置关系。

s111:基于两个机器人的相对位置关系和图形进行所述两个机器人的路径干涉检测。

具体的,例如,机器人a的点集显示为黄色,另一机器人的点集显示为红色,判断黄色与红色的点集是否存在穿插部分,可以很快确定两台机器人的路径是否存在干涉。

另一方面,如图8所示,本申请还提供一种机器人路径干涉检测装置7的实施例,该装置包括:

空间形状点确定模块701,用于确定任意两个机器人的多组空间形状点,所述多组空间形状点包括机器人对应的组成部分的空间形状点;

点阵确定模块702,用于基于每个机器人的多组空间形状点、预设运动路径和预设的本体运动参数,确定每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布;

点集确定模块703,用于对每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布确定每个机器人在所述预设运动路径上的点集;

图形显示模块704,用于将所述每个机器人在各自预设运动路径上的点集显示为图形,所述点集中属于不同机器人的点集用不同的方式显示;

相对位置确定模块705,用于确定所述两个机器人的相对位置关系;

干涉确定模块706,用于基于所述两个机器人的相对位置关系和所述图形进行所述两个机器人的路径干涉检测。

另一方面,本申请还提供一种计算机可读存储介质的实施例,所述存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序,所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现上述的机器人路径干涉检测方法。

另一方面,本申请还提供一种机器人路径干涉检测设备的实施例,所述设备包括处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序,所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现上述的机器人路径干涉检测方法。

由上述本申请提供的一种机器人路径干涉检测方法、装置、介质及设备的实施例可见,本申请通过确定任意两个机器人的多组空间形状点,基于每个机器人的多组空间形状点、预设运动路径和预设的本体运动参数,确定每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布,再基于每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布确定每个机器人在所述预设运动路径上的点集,将所述每个机器人在各自预设运动路径上的点集显示为图形,确定所述两个机器人的相对位置关系,并且基于所述两个机器人的相对位置关系和所述图形进行所述两个机器人的路径干涉检测,可以解决检测路径干涉耗时长以及检测方法不可以应用于现场的问题。

需要说明的是:上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下,在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置、服务器、客户端和系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征:

1.一种机器人路径干涉检测方法,其特征在于,所述方法包括:

确定任意两个机器人的多组空间形状点,所述多组空间形状点包括机器人对应的组成部分的空间形状点;

基于每个机器人的多组空间形状点、预设运动路径和预设的本体运动参数,确定每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布;

基于每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布确定每个机器人在所述预设运动路径上的点集;

将所述每个机器人在各自预设运动路径上的点集显示为图形,所述点集中属于不同机器人的点集用不同的方式显示;

确定所述两个机器人的相对位置关系;

基于所述两个机器人的相对位置关系和所述图形进行所述两个机器人的路径干涉检测。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定任意两个机器人的多个空间形状点包括:

判断每个机器人对应的组成部分是否存在相对运动;

若任意两个组成部分不存在相对运动,将所述机器人对应的组成部分设置为一组空间形状点;

若任意两个组成部分存在相对运动,将存在相对运动的两个组成部分设置为两组空间形状点。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

分别设置所述两个机器人的原点位置;

所述基于每个机器人的多组空间形状点、预设运动路径和预设的本体运动参数,确定每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布包括:

基于所述每个机器人的预设运动路径和预设的本体运动参数,确定每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的位姿;

基于所述每个机器人所述每个时刻的位姿确定多个空间形状的位姿,所述空间形状包括机器人对应的组成部件间的连接点和机器人对应的组成部分的空间形状点;

确定所述连接点在每个时刻相对于机器人原点位置的位姿关系;

基于所述多个空间形状的位姿和所述位姿关系,确定多组空间形状点相对于机器人原点位置的位置信息;

将所述位置信息作为所述每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定所述两个机器人的相对位置关系包括:

在仿真环境中预设所述两个机器人的相对位置关系;或者

在实际现场应用中测量所述两个机器人的相对位置关系。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述点集中属于不同机器人的点集用不同的方式显示包括:

将不同机器人的点集显示为不同颜色;或者

将不同机器人的点集用不同的形式显示。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述空间形状点包括位于机器人本体表面或者位于机器人本体以外的点。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述每个机器人在各自路径上的点集显示为图形包括:

利用三维可视化工具将所述每个机器人在各自预设运动路径上的点集显示为三维图形。

8.一种机器人路径干涉检测装置,其特征在于,所述装置包括:

空间形状点确定模块,用于确定任意两个机器人的多组空间形状点,所述多组空间形状点包括机器人对应的组成部分的空间形状点;

点阵确定模块,用于基于每个机器人的多组空间形状点、预设运动路径和预设的本体运动参数,确定每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布;

点集确定模块,用于对每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布确定每个机器人在所述预设运动路径上的点集;

图形显示模块,用于将所述每个机器人在各自预设运动路径上的点集显示为图形,所述点集中属于不同机器人的点集用不同的方式显示;

相对位置确定模块,用于确定所述两个机器人的相对位置关系;

干涉确定模块,用于基于所述两个机器人的相对位置关系和所述图形进行所述两个机器人的路径干涉检测。

9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序,所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1至7任一所述的机器人路径干涉检测方法。

10.一种机器人路径干涉检测设备,其特征在于,所述设备包括处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序,所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至7任一所述的机器人路径干涉检测方法。

技术总结
本申请公开了一种机器人路径干涉检测方法、装置、介质及设备,通过确定任意两个机器人的多组空间形状点,基于每个机器人的多组空间形状点、预设运动路径和预设的本体运动参数,确定每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布,再基于每个机器人在所述预设运动路径过程中每个时刻的空间形状点分布确定每个机器人在所述预设运动路径上的点集,将所述每个机器人在各自预设运动路径上的点集显示为图形,确定所述两个机器人的相对位置关系,并且基于所述两个机器人的相对位置关系和所述图形进行所述两个机器人的路径干涉检测,可以解决检测路径干涉耗时长以及检测方法不可以应用于现场的问题。

技术研发人员:金伟华;丁华;冯波;何洪岩;胡俊桦
受保护的技术使用者:吉利汽车研究院(宁波)有限公司;浙江吉利控股集团有限公司
技术研发日:2020.01.20
技术公布日:2020.05.19

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