【摘 要】
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工业机器人自主避障是近几年研究的热点。随着工业领域朝着智能制造的方向发展,工业机器人被推向智能化、安全协作的智能方向。由于工业机器人复杂的关节构型,在实现其自主避障特别是动态避障时需要克服实时性、稳定性等困难。本文基于眼在手外布置的深度相机,开展机械臂动态避障规划研究,具体的工作如下:本文以华数六轴机械臂HSR-Co605为研究对象,利用Kinect V2深度相机对机械臂工作空间进行实时监测。通过
【基金项目】
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佛山智能装备技术研究院承担的佛山市核心技术攻关项目,项目名称为《新一代智能工业机器人研发与应用》,项目编号为 1920001001367；
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工业机器人自主避障是近几年研究的热点。随着工业领域朝着智能制造的方向发展,工业机器人被推向智能化、安全协作的智能方向。由于工业机器人复杂的关节构型,在实现其自主避障特别是动态避障时需要克服实时性、稳定性等困难。本文基于眼在手外布置的深度相机,开展机械臂动态避障规划研究,具体的工作如下:本文以华数六轴机械臂HSR-Co605为研究对象,利用Kinect V2深度相机对机械臂工作空间进行实时监测。通过图像形态学的膨胀运算,实现对机械臂本体模型深度图像的完整滤除,提高了算法的鲁棒性。采用点云库的滤波器对机械臂工作空间中的点云进行滤波处理,得到保留表面基本形状和尺寸的障碍物点云。针对碰撞检测精度低、计算量大的问题,在分析传统包围盒算法的基础上,提出了在机械臂连杆上增设检测点的方法。同时,以检测点为球心的虚拟包围球可实现对机械臂模型的简化,将机械臂所有检测点与障碍物点云进行距离计算,提高了碰撞检测的精度。在避障规划方面,以RRT-Connect算法进行机械臂运动的全局规划,以改进的人工势场法进行局部规划,并对传统人工势场法的合速度计算方式进行改进。通过引入预规划机制,实现机械臂随障碍物位置变化的动态路径规划调整,保证了避障的实时性和连续性。通过仿真分析证明了改进算法的有效性。在实验部分,完成了基于机器人操作系统（ROS）的关节避障、多障碍物避障等动态避障实验,验证和分析了所设计的机械臂动态避障规划方法,并成功应用工程实例中。实验表明,所设计的机械臂动态避障方法连续性和实时性好,算法控制周期为20 ms;可实现机械臂的整体避障,避障成功率高;满足不同材料、多障碍物随机出现的情况,无需通过标记来对障碍物进行定位,符合工程应用场景。
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