一种用于移动机械臂的轮臂冗余运动轨迹规划方法与流程

本发明涉及交互数据处理，具体涉及一种用于移动机械臂的轮臂冗余运动轨迹规划方法。

背景技术：

1、轮臂冗余运动轨迹规划是指在具有多余自由度的机器人轮臂系统中，通过合理的算法和策略规划机器人的轨迹，以实现特定的任务目标。

2、现有的移动机械臂的轮臂冗余运动轨迹规划方案在实施时，不能基于位置数据来对移动机械臂与操作人员之间的实时协同冲突程度以及未来协同冲突程度进行数据分析以及预测，并根据分析结果自适应的对轮臂冗余运动进行动态调整，存在移动机械臂运动自适应风险处理识别的方式单一以及主动调整的灵活性不佳的缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于移动机械臂的轮臂冗余运动轨迹规划方法，用于解决现有方案中移动机械臂运动自适应风险处理识别的方式单一以及主动调整的灵活性不佳的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种用于移动机械臂的轮臂冗余运动轨迹规划方法，包括：

4、根据移动机械臂构建第一协同监测区域和第二协同监测区域，对第一协同监测区域进行均等划分获取若干协同监测扇区，并根据第一协同监测区域和第二协同监测区域确定警戒区域；

5、对操作人员进入警戒区域时进行数据分析，并对操作人员进入第一协同监测区域时确认所处的威胁监测扇区，同时分析操作人员在威胁监测扇区对应产生的实时协同威胁影响；

6、对操作人员进入第一协同监测区域后续产生的持续影响进行周期性的预测分析，并根据分析结果来对移动机械臂的轮臂冗余运动轨迹进行局部规划调整或者整体规划调整；

7、其中，进行局部规划调整包含控制移动机械臂的轮臂冗余运动在目标时段内维持对应预设路径的移动速度，或者控制移动机械臂的轮臂冗余运动在目标时段内降低对应预设路径的移动速度；

8、进行整体规划调整包含控制移动机械臂的轮臂冗余运动在目标时段内降低对应预设路径的移动速度，以及控制移动机械臂的轮臂冗余运动在目标时段内停止对应预设路径的移动；

9、或者控制移动机械臂的轮臂冗余运动重新规划移动路径。

10、优选地，获取移动机械臂在目标区域内工作时的最大工作臂长，并以最大工作臂长为半径、移动机械臂的支撑结构中点为圆点构建第一协同监测区域；

11、根据处理获取的划分等份对第一协同监测区域进行均等扇区划分并编号标记，得到若干协同监测扇区；

12、以及，根据预设的安全距离对最大工作臂长进行求和得到拓展臂长，并以拓展臂长为半径、移动机械臂的支撑结构中点为圆点构建第二协同监测区域；

13、将第一协同监测区域与第二协同监测区域之间不重叠的环形区域标记为警戒区域。

14、优选地，获取操作人员的肩宽并将其设定为扇区弦长a，以及获取第一协同监测区域的半径r，通过公式θ=sin(a/r)计算获取扇区对应的基础圆心角θ；

15、根据基础圆心角通过公式l=[360/θ]计算获取第一协同监测区域对应的划分等份l。

16、优选地，当检测到操作人员进入警戒区域时生成警戒指令，并根据警戒指令对操作人员进入警戒区域的实时位置状态进行分析确定对应的威胁状态；

17、若操作人员进入第一协同监测区域内时生成威胁启动指令，根据威胁启动指令获取操作人员对应的实时坐标并标记为目标坐标；

18、将目标坐标与所有协同监测扇区关联的扇区坐标集进行遍历检索获取所处的协同监测扇区并标记为威胁监测扇区，并将威胁监测扇区的编号标记为主威胁编号，以及将威胁监测扇区相邻的两个协同监测扇区对应的编号分别标记为第一副威胁编号和第二副威胁编号。

19、优选地，根据威胁启动指令获取移动机械臂对应末端执行器当下所在的协同监测扇区并标记为运动监测扇区，根据编号获取威胁监测扇区和运动监测扇区之间的间隔协同监测扇区总数，并将间隔协同监测扇区总数通过实时协同威胁识别模型进行数据分析获取对应的实时协同威胁影响度，根据实时协同威胁影响度确定操作人员在威胁监测扇区对应产生的实时协同威胁影响。

20、优选地，在预设的监管周期内，获取移动机械臂对应末端执行器规划未来运行时所经历的所有协同监测扇区以及对应的编号并按时间的顺序排列组合，得到标准运行扇区集，将威胁监测扇区的主威胁编号与标准运行扇区集中的所有编号进行遍历匹配；

21、若标准运行扇区集中不存在与主威胁编号相同的编号，则生成第一威胁分析指令并对移动机械臂的轮臂冗余运动轨迹进行局部规划调整；

22、若标准运行扇区集中存在与主威胁编号相同的编号，则生成第二威胁分析指令并对移动机械臂的轮臂冗余运动轨迹进行整体规划调整。

23、优选地，根据第一威胁分析指令将威胁监测扇区相邻的两个协同监测扇区对应的第一副威胁编号和第二副威胁编号分别与标准运行扇区集中的所有编号进行遍历匹配，统计第一副威胁编号和第二副威胁编号在标准运行扇区集中出现的总次数，并将标准运行扇区集中与第一副威胁编号和第二副威胁编号相同的编号对应出现的时段标记为副威胁时段，统计所有副威胁时段出现时对应的第一出现持续总时长；

24、对遍历处理获取的各项数据进行整合处理时，通过第一主动影响公式计算获取移动机械臂对应末端执行器在后续运行时对操作人员产生的第一主动影响度。

25、优选地，根据第一主动影响度分析对应操作人员产生的低风险协同风险，并根据分析结果控制移动机械臂的轮臂冗余运动在副威胁时段内维持对应预设路径的移动速度，或者控制移动机械臂的轮臂冗余运动在副威胁时段内降低对应预设路径的移动速度。

26、优选地，根据第二威胁分析指令统计标准运行扇区集中与主威胁编号相同的编号对应出现的主威胁时段，统计主威胁时段出现的总数，以及所有主威胁时段出现时对应的第二出现持续总时长，通过第二主动影响公式计算获取移动机械臂对应末端执行器在后续运行时对操作人员产生的第二主动影响度；

27、根据第二主动影响度确定对应操作人员产生的高风险协同风险时，将第二主动影响度通过预测协同威胁识别模型进行数据分析获取对应的预测协同威胁影响度；其中，预测协同威胁影响度包含0或1的数值。

28、优选地，根据数值为0的预测协同威胁影响度控制移动机械臂的轮臂冗余运动在副威胁时段内降低对应预设路径的移动速度，以及控制移动机械臂的轮臂冗余运动在主威胁时段内停止对应预设路径的移动；

29、以及，根据数值为1的预测协同威胁影响度控制移动机械臂的轮臂冗余运动重新规划移动路径。

30、相比于现有方案，本发明实现的有益效果：

31、本发明通过预先对操作人员以及移动机械臂的工作区域实施预构建和划分，可以为后续操作人员与移动机械臂之间的位置区域获取与分析提供可靠的数据支持。

32、本发明通过对操作人员进入警戒区域时进行数据分析是否启动实时威胁监测分析，并当操作人员进入第一协同监测区域时确认所处的威胁监测扇区，通过对移动机械臂对应末端执行器当下所在的运动监测扇区与操作人员的威胁监测扇区进行数据处理，既可以获取操作人员所处位置对移动机械臂对应末端执行器当下运行产生的实时协同威胁影响，又可以为后续移动机械臂的轮臂冗余运动的持续影响分析以及调整提供可靠的实时分析数据支持。

33、本发明通过对操作人员进入第一协同监测区域后续产生的持续影响进行周期性的预测分析，通过将不同冲突场景下产生的多维冲突数据进行整合计算获取对应的第一主动影响度或者第二主动影响度，通过对获取的第一主动影响度或者第二主动影响度进行数据分析并对移动机械臂的轮臂冗余运动轨迹进行局部规划调整或者整体规划调整，提高了移动机械臂的轮臂冗余运动轨迹自适应风险识别的多样性以及主动调整的灵活性。