(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211035164.9 (22)申请日 2022.08.26 (71)申请人 北京东土科技股份有限公司 地址 100144 北京市石景山区实兴大街3 0 号院2号楼8层901 (72)发明人 卢小东　 (74)专利代理 机构 北京华夏正 合知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11017 专利代理师 韩登营 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种机械人末端轨 迹的规划方法及装置 (57)摘要 本发明实施例提供了一种机械人末端轨迹 的规划方法及装置， 其技术方案包括： 对机械人 末端的若干个离散的路径节点进行平滑拟合， 获 得机械人末端在笛卡尔空间的规划路径； 在机械 人末端的笛卡尔空间的运动学约束条件下根据 所述规划路径， 利用速度规划获得机械人末端在 笛卡尔空间的规划轨迹； 根据机械人末端在笛卡 尔空间的规划轨迹， 获得机械人末端在机械人关 节空间的关节节点； 在机械人各轴的运动学约束 条件下根据关节节点， 获得机械人末端在其关节 空间的规划轨迹。 本发明的技术方案对笛卡尔空 间位置精度的要求、 笛卡尔空间运动的运动学约 束要求和机械人各个轴的运动学约束要求解耦， 并使规划轨迹满足上述要求， 提高了机械人的运 动性能。 权利要求书3页 说明书16页 附图3页 CN 115157270 A 2022.10.11 CN 115157270 A 1.一种机 械人末端轨 迹的规划方法， 其特 征在于， 包括： 获取机械人末端的若干个离散的路径节点， 所述路径节点的坐标为笛卡尔空间的位 姿； 对所述路径 节点进行平 滑拟合， 获得机 械人末端在笛卡尔空间的规划路径； 在机械人末端的笛卡尔空间的速度约束条件下， 根据所述规划路径通过速度规划获得 机械人末端在笛卡尔空间的规划轨 迹； 根据机械人末端在 笛卡尔空间的规划轨迹， 获得机械人末端在机械人关节 空间的关节 节点， 所述关节节点为机械人末端在关节空间的运动轨迹的关键点， 其坐标为机械人关节 空间的坐标； 在机械人各轴的运动学约束条件下， 根据 所述关节节点获得机械人末端在其关节 空间 的规划轨 迹。 2.根据权利要求1所述方法， 其特征在于， 所述位姿中姿态用连续欧拉角表示， 一个路 径节点的所述连续欧拉角等于其上一个路径节点的所述连续欧拉角与该节点的欧拉角旋 转角度之和， 一个路径节点的所述欧拉角旋转角度等于从其上一个路径节点到该路径节点 的欧拉角的正向旋转的角度。 3.根据权利要求1或2所述方法， 其特征在于， 对所述路径节点进行平滑拟合的流程包 括下列之一： 用线段和圆弧对所述路径 节点进行平 滑拟合； 用多项式或B样条对所述路径 节点进行平 滑拟合。 4.根据权利要求2所述方法， 其特征在于， 所述在机械人末端的笛卡尔空间的运动学约 束条件下， 根据所述规划路径利用速度规划获得机械人末端在笛卡尔空间的规划轨迹， 包 括： 根据所述规划路径的各路径点的所述位姿， 获得所述各路径点的位置路程长度和角度 路程长度， 由所述位置路程长度和所述角度路程长度组成路程空间的坐标， 一个路径点的 所述位置路程长度为在笛卡尔位置空间中从第一个路径点到该路径点的所述规划路径的 长度， 一个路径点的所述角度路程长度为在笛卡尔姿态空间中从第一个路径点到该路径点 的所述规划路径的长度； 把机械人末端的笛卡尔空间的运动学约束条件转换为所述路程空间的运动学约束条 件； 在所述路程空间的运动学约束条件下， 根据 所述路程空间的坐标利用速度规划获得机 械人末端在所述路程空间的规划轨 迹， 且机械人末端在所述路程空间的速度连续； 根据所述路程空间的规划轨 迹获得机 械人末端在笛卡尔空间的规划轨 迹。 5.根据权利要求2所述方法， 其特征在于， 所述在机械人末端的笛卡尔空间的运动学约 束条件下， 根据所述规划路径利用速度规划获得机械人末端在笛卡尔空间的规划轨迹， 包 括： 根据所述规划路径的各路径点的所述位姿， 获得所述各路径点的在 笛卡尔位置空间的 各坐标轴 上的路程长度， 并组成所述规划路径的路程空间的坐标， 一个路径点在笛卡尔空 间的一个坐标轴上的所述路程长度为从第一个路径点到该路径点的所述规划路径的经过 路程投影在该坐标轴上的长度；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115157270 A 2把机械人末端的笛卡尔空间的运动学约束条件转换为所述路程空间的运动学约束条 件； 在所述路程空间的运动学约束条件下， 根据 所述路程空间的坐标利用速度规划获得机 械人末端在所述路程空间的规划轨 迹， 且机械人末端在所述路程空间的速度连续； 根据所述路程空间的规划轨 迹获得机 械人末端在笛卡尔空间的规划轨 迹。 6.根据权利要求1或2所述方法， 其特征在于， 所述根据机械人末端在笛卡尔空间的规 划轨迹， 获得机 械人末端在机 械人关节空间的关节 节点， 包括： 根据机械人末端在 笛卡尔空间的规划轨迹， 获得根据机械人末端在 笛卡尔空间的轨迹 节点， 所述轨 迹节点为机械人末端在笛卡尔空间的运动轨 迹的关键点； 把所述轨迹节点作为所述关节节点， 利用运动学逆解把所述轨迹节点的所述位姿转化 为所述关节 节点在机 械人关节空间的坐标。 7.根据权利要求1或2所述方法， 其特征在于， 所述在机械人各轴的运动学约束条件下， 根据所述关节 节点获得机 械人末端在其关节空间的规划轨 迹， 包括： 在机械人各轴的运动学约束条件下， 根据 所述关节节点在机械人关节 空间的坐标利用 速度规划分别获得机械人的每个轴在关节空间的一次规划轨迹， 并据此获得机械人的每个 轴在相邻关节 节点之间的运动时长； 对于任一对相邻关节节点， 把该对相邻关节节点之间机械人各轴的运动时长中的最长 时间作为该对相邻关节 节点之间的同步时长； 根据机械人在各对相邻关节节点之间的同步时长和所述关节节点在机械人关节空间 的坐标， 在机械人各轴的运动学约束 条件下利用速度规划分别获得机械人的每个轴在关节 空间的二次规划轨迹， 并作为机械人末端在其关节空间的规划轨迹， 该规划轨迹中机械人 的每个轴的速度、 加速度和 加加速度连续。 8.一种机 械人末端轨 迹的规划装置， 其特 征在于， 包括： 节点获取模块， 用于获取机械人末端的若干个离散的路径节点， 所述路径节点的坐标 为在笛卡尔空间的位姿； 路径平滑模块， 用于对所述路径节点进行平滑拟合， 获得机械人末端在笛卡尔空间的 规划路径； 笛卡尔轨迹规划模块， 用于在机械人末端的笛卡尔空间的运动学约束条件下， 根据所 述规划路径利用速度规划获得机 械人末端在笛卡尔空间的规划轨 迹； 运动学逆解模块， 用于根据机械人末端在笛卡尔空间的规划轨迹， 获得机械人末端在 机械人关节空间的关节节点， 所述关节节点为机械人末端在其关节空间的运动轨迹的关键 点， 其坐标为机 械人关节空间的坐标； 关节轨迹规划模块， 用于在机械人各轴的运动学约束条件下， 根据所述关节节点获得 机械人末端在关节空间的规划轨 迹。 9.一种计算设备， 其特 征在于， 包括： 总线； 通信接口， 其与所述总线连接； 至少一个处 理器， 其与所述总线连接； 以及 至少一个存储器， 其与所述总线连接并存储有程序指令， 所述程序指令当被所述至少权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115157270 A 3