本发明涉及人机交互和安全控制，尤其涉及一种机械臂路径规划方法及系统。
背景技术：
1、随着信息技术与互联网的快速发展与普及，智能机器人技术得到了突飞猛进的发展，智能机器人被广泛应用于教育、金融、医疗、交通、安防、电力等诸多领域，体现出巨大的应用优势与市场潜力，机械臂作为智能机器人的重要组成部件，其能否准确地进行路径规划直接影响着机器人的工作能力和效率；
2、但是，现有的机械臂路径规划得到的路径有很多，无法对规划的路径进行合理的筛选，进而增加机械臂的能耗损失、机械磨损以及时间消耗，对于大型施工尤其不利，且无法对选择的规划路径进行安全监管，进而无法对所选规划路径进行及时的优化处理，以及无法对所选路径是否对机械臂造成损伤进行监管分析，进而降低机械臂的运行安全性和路径合理性；
3、针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种机械臂路径规划方法及系统，去解决上述提出的技术缺陷，本发明通过对机械臂的进程和回程进行合理、精准的筛选，以保证机械臂的工作效率，同时降低能耗、机械等损耗，同时降低操作时间，显著提高实时路径的规划效率、规划成功率和轨迹合理性，还可以提供准确度更高的环境数据，以及提升环境适应性，即根据路径数据和回程可行性路径模拟模型进行进程和回程的初步筛选，而通过信息细化反馈分析，以便进一步对可行性路径模拟模型和回程可行性路径模拟模型进行选择，进而有助于降低能耗、机械等损耗，同时降低操作时间。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种机械臂路径规划系统，包括规划管控平台、信息采集单元、潜在受损单元、进程规划单元、显示管理单元、回程规划单元、路径规划管理单元以及动作监管单元；
3、当规划管控平台生成运管指令时，将运管指令发送至信息采集单元和潜在受损单元，信息采集单元在接收到运管指令时，立即采集机械臂的路径数据，路径数据包括可行性路径模拟模型，并将路径数据发送至进程规划单元，进程规划单元在接收到路径数据后，立即对路径数据进行路线筛选反馈分析，将得到的选择信号发送至显示管理单元和回程规划单元，将得到的筛选信号发送至路径规划管理单元；
4、回程规划单元在接收到选择信号后，立即采集机械臂的回程可行性路径模拟模型，并对回程可行性路径模拟模型进行择优选择反馈分析，将得到的确认信号发送至显示管理单元，将得到的次级信号发送至路径规划管理单元；
5、路径规划管理单元在接收到筛选信号和次级信号后，立即进行信息细化反馈分析，将得到的优选进程路径发送至示管理单元，将得到的优选回程路径发送至示管理单元；
6、潜在受损单元在接收到运管指令时，立即采集机械臂的运行风险数据，运行风险数据包括偏离风险值和损耗干扰值，并对运行风险数据进行路径安全监管评估分析，将得到的安全信号发送至动作监管单元，将得到的管调信号发送至显示管理单元；
7、动作监管单元在接收到安全信号后，立即对安全信号所对应的偏离风险值和损耗干扰值进行信息融合评估分析，将得到的反馈信号发送至显示管理单元。
8、优选的，所述进程规划单元的路线筛选反馈分析过程如下：
9、s1：设置监测周期，并将其标记为时间阈值，获取到时间阈值内机械臂动目标物体的所有可行性路径模拟模型，将可行性路径模拟模型标记为g，g为大于零的自然数，获取到时间阈值内各个可行性路径模拟模型的动作步骤数，动作步骤数表示机械臂中各个关节的运行动作次数之和，同时获取到时间阈值内各个可行性路径模拟模型的动作时长和动作速度均值，并将动作步骤数、动作时长以及动作速度均值分别标号为dbg、dcg以及dsg；
10、s2：根据公式得到各个可行性路径的效率风险评估系数，其中，a1、a2以及a3分别为动作步骤数、动作时长以及动作速度均值的预设比例因子系数，a1、a2以及a3均为大于零的正数，a4为预设修正因子系数，取值为2.191，tg为各个可行性路径的效率风险评估系数，进而构建效率风险评估系数tg的集合a，获取到集合a中的最小值，并其标记为可选路径值，标记为tgmin，并对可选路径值tgmin进行判别分析：
11、若满足可选路径值tgmin为唯一性，则生成选择信号；
12、若未满足可选路径值tgmin为唯一性，则生成筛选信号。
13、优选的，所述回程规划单元的择优选择反馈分析过程如下：
14、获取到时间阈值内机械臂动目标物体的所有回程可行性路径模拟模型，获取到时间阈值内各个回程可行性路径模拟模型的单位时间能耗值和回程时长，并将单位时间能耗值和回程时长经数据归一化处理后得到的积值标记为回程评估值，获取到回程评估值中的最小值，并将其标记为回程优选值，并对回程优选值进行判别分析：
15、若满足回程优选值为唯一性，则生成确认信号；
16、若未满足回程优选值为唯一性，则生成次级信号。
17、优选的，所述路径规划管理单元的信息细化反馈分析过程如下：
18、将筛选信号所对应的可行性路径模拟模型标记为进程备选路径，将次级信号所对应的回程可行性路径模拟模型标记为回程备选路径，获取到时间阈值内各个进程备选路径中机械臂与碰撞物之间的最小垂直距离，并将标记为进程碰撞风险值，同时获取到时间阈值内各个进程备选路径中机械臂各个关节的动作步骤最大值和动作步骤最小值，并将动作步骤最大值和动作步骤最小值之间的差值标记为损伤风险值，将进程碰撞风险值和损伤风险值经数据归一化处理后得到的积值标记为进程影响系数，进而获取到进程影响系数的最小值，并将进程影响系数的最小值所对应的进程备选路径标记为优选进程路径；
19、获取到时间阈值内各个回程备选路径中机械臂与碰撞物之间的最小垂直距离，并标记为回程碰撞风险值，同时获取到时间阈值内各个回程备选路径中机械臂各个关节的动作步骤最大值与动作步骤最小值之间的差值，并将其标记为运行干扰值，并将回程碰撞风险值和运行干扰值经数据归一化处理后得到的积值标记为回程干扰系数，进而获取到回程干扰系数的最小值，并将回程干扰系数的最小值所对应的回程备选路径标记为优选回程路径。
20、优选的，所述潜在受损单元的路径安全监管评估分析过程如下：
21、t1：获取到时间阈值内机械臂的偏离风险值，偏离风险值表示机械臂按照优选进程路径和优选回程路径执行对应动作时机械臂关节旋转角度值偏离预设阈值的部分与机械臂关节和碰撞物之间的最小垂直距离经数据归一化处理后得到的积值；
22、t2：获取到时间阈值内机械臂的损耗干扰值，损耗干扰值表示机械臂按照优选进程路径和优选回程路径执行对应动作时机械臂关节的初始油温值与最大油温值之间的差值超出预设阈值的部分；
23、t3：将偏离风险值和损耗干扰值与其内部录入存储的预设偏离风险值阈值和预设损耗干扰值阈值进行比对分析：
24、若偏离风险值小于预设偏离风险值阈值，且损耗干扰值小于预设损耗干扰值阈值，则生成安全信号；
25、若偏离风险值大于等于预设偏离风险值阈值，或损耗干扰值大于等于预设损耗干扰值阈值，则生成管调信号。
26、优选的，所述动作监管单元的信息融合评估分析过程如下：
27、获取到时间阈值内安全信号所对应的偏离风险值和损耗干扰值，并将偏离风险值和损耗干扰值分别标号为pl和sg；
28、根据公式得到规划损伤评估系数r，获取到接下来m次机械臂按照优选进程路径和优选回程路径执行对应动作时段机械臂的规划损伤评估系数rm，m为大于零的自然数，以次数为x轴，以规划损伤评估系数为y轴建立直角坐标系，通过描点的方式绘制规划损伤评估系数曲线，从规划损伤评估系数曲线中获取到最大波峰值和最小波谷值，同时获取到上升段的个数与规划损伤评估系数曲线的总段数之比，并将其标记为潜在影响值，将最大波峰值和最小波谷值之间的差值标记为浮动风险值，将潜在影响值和浮动风险值经数据归一化处理后得到的积值标记为路径潜在风险系数，将路径潜在风险系数与其内部录入存储的预设路径潜在风险系数阈值进行比对分析：
29、若路径潜在风险系数与预设路径潜在风险系数阈值之间的比值小于1，则不生成任何信号；
30、若路径潜在风险系数与预设路径潜在风险系数阈值之间的比值大于等于1，则生成反馈信号。
31、本发明的有益效果如下：
32、(1)本发明通过对机械臂的进程和回程进行合理、精准的筛选，以保证机械臂的工作效率，同时降低能耗、机械等损耗，同时降低操作时间，显著提高实时路径的规划效率、规划成功率和轨迹合理性，还可以提供准确度更高的环境数据，以及提升环境适应性，即根据路径数据和回程可行性路径模拟模型进行进程和回程的初步筛选，而通过信息细化反馈分析，以便进一步对可行性路径模拟模型和回程可行性路径模拟模型进行选择，进而有助于降低能耗、机械等损耗，同时降低操作时间；
33、(2)本发明通过信息反馈的方式对所选最优路径进行安全监管，即对运行风险数据进行路径安全监管评估分析，以了解机械臂按照最优路径规划运行风险情况，以便根据信息反馈情况及时的进行预警管理，以便对机械臂路径进行优化调整，同时有助于进一步对机械臂路径筛选结果进行自检，进而有助于提高机械臂路径规划安全性和精准性，以及进一步进行信息融合评估分析，以判断机械臂路径动作对机械臂自身是否造成损伤，且根据信息反馈情况对机械臂路径进行重新规划，以降低因路径而造成机械臂的损伤，以保证机械臂路径规划的安全性和合理性。
1.一种机械臂路径规划系统，其特征在于，包括规划管控平台、信息采集单元、潜在受损单元、进程规划单元、显示管理单元、回程规划单元、路径规划管理单元以及动作监管单元；
2.根据权利要求1所述的一种机械臂路径规划系统，其特征在于，所述进程规划单元的路线筛选反馈分析过程如下：
3.根据权利要求1所述的一种机械臂路径规划系统，其特征在于，所述回程规划单元的择优选择反馈分析过程如下：
4.根据权利要求1所述的一种机械臂路径规划系统，其特征在于，所述路径规划管理单元的信息细化反馈分析过程如下：
5.根据权利要求1所述的一种机械臂路径规划系统，其特征在于，所述潜在受损单元的路径安全监管评估分析过程如下：
6.根据权利要求1所述的一种机械臂路径规划系统，其特征在于，所述动作监管单元的信息融合评估分析过程如下：
7.一种机械臂路径规划方法，该方法应用于权利要求6所述的一种机械臂路径规划系统，其特征在于，具体包括以下步骤：
