一种机械臂路径规划方法、装置、设备、存储介质及产品与流程

本发明涉及路径规划，尤其涉及一种机械臂路径规划方法、装置、设备、存储介质及产品。

背景技术：

1、随着现代工业和服务领域对自动化技术的需求日益增加，机械臂已经广泛应用于各个领域，如工业生产线、太空探索、医疗辅助、农业果实采摘、物流仓储拣选等，减轻了人为因素对工作的影响，提高了工作效率，给人们带来了许多便利。在实际操作中，机械臂需要考虑复杂环境障碍和特定任务需求等因素，找到高效无碰撞的机械臂运动路径，以实现高效、精确和安全的操作，因此，各类路径规划算法被应用在机械臂领域中。

2、目前，常用的机械臂路径规划方法主要可以分为：基于图搜索的路径规划方法以及基于群优化的智能仿生算法。基于图搜索的路径规划方法的代表算法包括a*算法等，其直观易修改，但是算法的效率高度依赖于所选的启发式函数，算法存在不稳定性，取决于具体问题和设计者的经验；基于群优化的智能仿生算法如蚁群算法等，易陷入局部最优解，且高维复杂环境计算成本较高。

技术实现思路

1、本发明提供了一种机械臂路径规划方法、装置、设备、存储介质及产品，以实现高效生成机械臂在预设空间内的可行路径。

2、根据本发明的一方面，提供了一种机械臂路径规划方法，包括：

3、获取目标机械臂信息、路径障碍物信息、路径起点与路径终点，对应所述路径起点与所述路径终点，分别生成第一随机树与第二随机树；其中，所述路径起点与所述路径终点分别作为所述第一随机树与所述第二随机树的根节点；

4、针对每个随机树，将对应的根节点作为当前节点，确定针对当前节点的目标新节点，并添加至路径点集合；

5、将针对当前节点的目标新节点作为新的当前节点，返回执行所述确定针对当前节点的目标新节点的步骤，直到所述第一随机树与所述第二随机树的目标新节点相同；

6、按生成顺序依次连接所述路径点集合中的节点，得到目标规划路径。

7、进一步地，确定针对当前节点的目标新节点，包括：

8、确定所述当前节点的扩展函数，根据所述扩展函数生成至少一个备选新节点；

9、根据各所述备选新节点对应的目标概率偏置阈值对所述至少一个备选新节点进行筛选，得到目标备选新节点；

10、对所述目标备选新节点进行障碍物碰撞检测，若检测通过，则将所述目标备选新节点作为所述目标新节点，否则返回执行所述确定所述当前节点的扩展函数，根据所述扩展函数生成至少一个备选新节点的步骤。

11、进一步地，各所述备选新节点对应的目标概率偏置阈值根据各所述备选新节点与所述当前节点之间的引力函数以及与路径障碍物之间的斥力函数确定。

12、进一步地，对所述目标备选新节点进行障碍物碰撞检测，包括：

13、根据所述目标机械臂信息与所述路径障碍物信息建立目标机械臂模型与路径障碍物模型；

14、针对每个所述目标备选新节点，根据所述目标机械臂模型与所述路径障碍物模型，确定目标机械臂从所述当前节点移动到所述目标备选新节点的过程中是否发生碰撞，若否，则检测通过。

15、进一步地，按生成顺序依次连接所述路径点集合中的节点之后，还包括：

16、剔除所述路径点集合中的冗余节点。

17、进一步地，剔除所述路径点集合中的冗余节点，包括：

18、将所述路径点集合中的各节点两两之间进行障碍检测，若检测通过则进行连接，保留所述路径起点与所述路径终点之间的最短路径，并将所述最短路径之外的节点作为所述冗余节点进行剔除。

19、根据本发明的另一方面，提供了一种机械臂路径规划装置，包括：

20、随机树生成模块，用于获取目标机械臂信息、路径障碍物信息、路径起点与路径终点，对应所述路径起点与所述路径终点，分别生成第一随机树与第二随机树；其中，所述路径起点与所述路径终点分别作为所述第一随机树与所述第二随机树的根节点；

21、目标新节点确定模块，用于针对每个随机树，将对应的根节点作为当前节点，确定针对当前节点的目标新节点，并添加至路径点集合；

22、路径生成模块，用于将针对当前节点的目标新节点作为新的当前节点，返回执行所述确定针对当前节点的目标新节点的步骤，直到所述第一随机树与所述第二随机树的目标新节点相同；

23、目标规划路径确定模块，用于按生成顺序依次连接所述路径点集合中的节点，得到目标规划路径。

24、可选的，目标新节点确定模块还用于：

25、确定所述当前节点的扩展函数，根据所述扩展函数生成至少一个备选新节点；

26、根据各所述备选新节点对应的目标概率偏置阈值对所述至少一个备选新节点进行筛选，得到目标备选新节点；

27、对所述目标备选新节点进行障碍物碰撞检测，若检测通过，则将所述目标备选新节点作为所述目标新节点，否则返回执行所述确定所述当前节点的扩展函数，根据所述扩展函数生成至少一个备选新节点的步骤。

28、可选的，各所述备选新节点对应的目标概率偏置阈值根据各所述备选新节点与所述当前节点之间的引力函数以及与路径障碍物之间的斥力函数确定。

29、可选的，目标新节点确定模块还用于：

30、根据所述目标机械臂信息与所述路径障碍物信息建立目标机械臂模型与路径障碍物模型；

31、针对每个所述目标备选新节点，根据所述目标机械臂模型与所述路径障碍物模型，确定目标机械臂从所述当前节点移动到所述目标备选新节点的过程中是否发生碰撞，若否，则检测通过。

32、可选的，装置还包括冗余节点剔除模块，用于剔除所述路径点集合中的冗余节点。

33、可选的，冗余节点剔除模块还用于：

34、将所述路径点集合中的各节点两两之间进行障碍检测，若检测通过则进行连接；

35、保留所述路径起点与所述路径终点之间的最短路径，并将所述最短路径之外的节点作为所述冗余节点进行剔除。

36、根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

37、至少一个处理器；以及

38、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

39、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的机械臂路径规划方法。

40、根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的机械臂路径规划方法。

41、根据本发明的另一方面，提供了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/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现本发明任一实施例所述的机械臂路径规划方法的步骤。

42、本发明公开的机械臂路径规划方法，首先获取目标机械臂信息、路径障碍物信息、路径起点与路径终点，对应路径起点与路径终点，分别生成第一随机树与第二随机树；其中，路径起点与路径终点分别作为第一随机树与第二随机树的根节点；然后针对每个随机树，将对应的根节点作为当前节点，确定针对当前节点的目标新节点，并添加至路径点集合；再将针对当前节点的目标新节点作为新的当前节点，返回执行确定针对当前节点的目标新节点的步骤，直到第一随机树与第二随机树的目标新节点相同；最后按生成顺序依次连接路径点集合中的节点，得到目标规划路径。本发明公开的机械臂路径规划方法，分别以路径起点与路径终点为根节点建立随机树，并基于两个随机树同步生成新节点，可以提高路径搜索效率。

43、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。