(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 202210751264.5 (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 南阳理工学院 地址 473004 河南省南阳市宛城区长江路 80号 (72)发明人 赵华　马朝翯　马德强　潘凯歌　 侯晓娜　鲍星宇　赵依帆　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 陈翠兰 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种机械臂轨迹规划方法、 系统、 设备及存 储介质 (57)摘要 本申请提供一种机械臂轨迹规划方法、 系 统、 设备及存储介质， 基于欧拉 ‑拉格朗日方程建 立的机械臂动力学方程采用简单胞映射， 在离散 的状态空间中对机械臂始末两点 以及两点之间 的若干点， 在连续轨迹进行采样， 进行分块处理； 每一个分块状态空间中存在其对应的若干点并 互相不重叠， 在每个分块状态空间中根据连续路 径和动力学方程采用简单胞映射思想进行映射 得到机械臂的轨迹规划控制输入； 有效解决了机 械臂轨迹规划计算复杂的难题和计算误差； 同 时， 本申请可 以保证机械臂轨迹规划的平稳性， 不会出现突变等问题； 进而提高机械臂的轨迹规 划的精确性、 高效性和可靠性， 实际工作效果好， 可根据实际工况中的误差精度要求进行调整， 具 有较高的可适应性。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115056226 A 2022.09.16 CN 115056226 A 1.一种机 械臂轨迹规划方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 根据欧拉 ‑拉格朗日方程建立机 械臂动力学 方程并获取相关机 械臂活动参数； S2： 基于相关机械臂活动参数建立机械臂状态方程并确定状态和控制变量的限制范 围； S3： 对机械臂给定 轨迹的连续路径两点间的若干点分别建立分块状态空间； S4： 分别在分块状态空间根据胞映射信息取舍规则进行 胞映射搜索； S5： 对分块状态空间的连接边界连接得到整个路径的轨 迹规划。 2.根据权利要求1所述一种机械臂轨迹规划方法， 其特征在于， 所述机械臂给定轨迹的 连续路径两点包括起始 点、 终止点和采样点， 每个分块状态空间互不重叠， 且相 邻分块状态 空间边界互相连接且覆盖 机械臂给定的连续路径。 3.根据权利要求1所述一种机械臂轨迹规划方法， 其特征在于， 所述建立分块状态 空间 基于机械臂实际工况精度要求， 以及分块状态空间应符合的要求， 从而确定分块状态空间 的大小和离 散程度。 4.根据权利要求1所述一种机械臂轨迹规划方法， 其特征在于， 所述步骤S4中对分块状 态空间内的定位分段连续路径基于轨迹规划的精度要求离散成不同水平的胞， 对轨迹规划 所经胞进行标号得到标号胞， 所述标记胞作为映射和搜索筛 选的对象。 5.根据权利要求4所述一种机械臂轨迹规划方法， 其特征在于， 所述步骤S4中对所有的 标号胞分别 在不同水平的控制变量下进行胞映射， 筛选所有像胞映射到标号胞的胞映射并 记录相关映射信息， 建立胞映射数据库； 在胞映射数据库中根据像胞号与原胞号相减最小原则再筛选， 删减掉原胞与像胞相距 较远的情况以保证轨 迹的连续 性； 对胞映射数据库具有多条映射信 息的原胞进行处理， 根据映射点到轨迹距离最小原则 进行再筛选， 使得每 个原胞只存在一个映射信息 。 6.根据权利要求1所述一种机械臂轨迹规划方法， 其特征在于， 所述步骤S5 中对分块状 态空间的连接边界进行 连接包括以下步骤： 将一个分块状态空间设置为n＝1， 定位第n个和第n+1分块状态空间边界连接处的标号 胞， 并重新进 行编号； 对第n个分块状态空间边界连接处的标号胞在分别 在不同水平的控制 变量下进行胞映射， 筛选所有像胞映射到第n+1个分块状态空间标号胞的胞映射并记录相 关映射信息， 跟新相应的胞映射数据库。 7.根据权利要求1所述一种机械臂轨迹规划方法， 其特征在于， 在第 二胞映射数据库中 根据像胞号与 原胞号相减最小原则再筛选， 然后再对对胞映射数据库具有多 条映射信息的 原胞根据映射 点到轨迹距离最小原则进行 再筛选， 确保每 个原胞只存在一个映射信息； 设置n＝n+1， 判断n是否等于N， N为分块状态空间 的总数， 若不相等， 则继续往下一个分 块状态空间进行搜索； 若相等， 则所有的分块状态空间都已处 理完。 8.一种机械臂轨迹规划系统， 其特征在于， 基于权利要求1 ‑7所述任一项一种机械臂轨 迹规划方法， 包括 参数获取模块， 用于根据 欧拉‑拉格朗日方程建立机械臂动力学方程并获取相关机械 臂活动参数； 机械臂状态模块， 用于基于相关机械臂 活动参数建立机械臂状态方程并确定状态和控权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115056226 A 2制变量的限制范围； 分块状态 空间模块， 用于对机械臂给定轨迹的连续路径两点间的若干点分别建立分块 状态空间； 胞映射搜索模块， 用于分别在分块状态空间根据胞映射信息取舍规则进行胞映射搜 索； 轨迹规划模块， 用于对分块状态空间的连接边界连接得到整个路径的轨 迹规划。 9.一种计算机设备， 包括存储器、 处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器 上运行的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求 1至 7任一项所述 一种机械臂轨迹规划方法的步骤。 10.一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程序， 其特征在 于， 所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求 1至7任一项 所述一种机械臂轨迹规划 方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115056226 A 3