机械臂的避障方法、装置、电子设备和存储介质

    专利2025-12-14  2


    本发明涉及机械臂控制,尤其涉及一种机械臂的避障方法、装置、电子设备和存储介质。


    背景技术:

    1、随着机械臂在各领域的应用越来越广泛,机械臂的避障轨迹规划问题得到较多的关注。机械臂的避障方法通常是通过生成可行的轨迹,以引导操纵器接近目标。整体而言,主流方法包括基于搜索、基于优化的方法,通过在已知机器人工作空间的情况下找到避障路径,实现机械臂的避障。

    2、但是,基于搜索的方法可能导致对于相同的障碍物路径不一致还可能导致高计算成本,而基于优化的算法需要手动设计成本函数和约束。尤其是在多障碍物的场景下,基于搜索或者优化的方法,可能需要大量的计算、时间、人工成本,进而进行机械臂避障规划的效率并不高,即基于搜索或者优化的算法在多障碍物场景下进行机械臂的避障效果并不理想。


    技术实现思路

    1、本发明提供一种机械臂的避障方法、装置、电子设备和存储介质,用以解决现有技术中机械臂的避障计算成本高、性能低的缺陷。

    2、本发明提供一种机械臂的避障方法,包括:

    3、获取机械臂的初始运行轨迹,以及待检测图像;

    4、基于注意力机制,以及所述初始运行轨迹中机械臂的各臂端位置和所述待检测图像中各障碍物的障碍物位置,确定在所述初始运行轨迹中的避让障碍物;

    5、基于所述避让障碍物,调整所述初始运行轨迹,得到待执行运行轨迹。

    6、根据本发明提供的一种机械臂的避障方法,所述基于注意力机制,以及所述初始运行轨迹中机械臂的各臂端位置和所述待检测图像中各障碍物的障碍物位置,确定在所述初始运行轨迹中的避让障碍物,包括:

    7、基于所述初始运行轨迹中机械臂的各臂端位置,以及所述待检测图像中各障碍物的障碍物位置,确定所述各障碍物分别与所述各臂端位置的相对位置;

    8、分别提取得到所述初始运行轨迹中机械臂的各位置特征,以及所述各障碍物的相对位置特征;

    9、基于自我注意力机制,确定所述各位置特征分别与各相对位置特征之间的相似度,确定在所述初始运行轨迹中的避让障碍物。

    10、根据本发明提供的一种机械臂的避障方法,所述基于所述初始运行轨迹中机械臂的各臂端位置,以及所述待检测图像中各障碍物的障碍物位置,确定所述各障碍物分别与所述各臂端位置的相对位置,包括:

    11、将所述各障碍物的障碍物位置转换为与所述机械臂的臂端位置为同一坐标系下,得到所述各障碍物的转换位置;

    12、基于所述机械臂的各臂端位置,以及所述各障碍物的转换位置,得到所述各障碍物分别与所述各臂端位置的相对位置。

    13、根据本发明提供的一种机械臂的避障方法,所述基于所述机械臂的各臂端位置,以及所述各障碍物的转换位置,得到所述各障碍物分别与所述各臂端位置的相对位置,包括:

    14、在障碍物的转换位置在所述机械臂的预设感知阈值范围内的情况下,基于所述机械臂的各臂端位置,以及所述障碍物的转换位置,得到所述各障碍物分别与所述各臂端位置的相对位置。

    15、根据本发明提供的一种机械臂的避障方法,所述基于所述机械臂的各臂端位置,以及所述各障碍物的转换位置,得到所述各障碍物分别与所述各臂端位置的相对位置,还包括:

    16、在障碍物的转换位置超出所述机械臂的预设感知阈值范围的情况下,基于所述机械臂的各臂端位置,以及所述机械臂的预设感知阈值范围,确定所述各障碍物分别与所述各臂端位置的相对位置。

    17、根据本发明提供的一种机械臂的避障方法,所述基于所述避让障碍物,调整所述初始运行轨迹,得到待执行运行轨迹,包括:

    18、基于动态运动原语,对所述初始运行轨迹进行描述,得到所述初始运行轨迹的轨迹编码;

    19、将所述避让障碍物纳入所述轨迹编码中,调整所述初始运行轨迹,得到所述待执行运行轨迹。

    20、根据本发明提供的一种机械臂的避障方法,所述待检测图像中各障碍物的获取步骤,包括:

    21、基于障碍物检测模型,以及所述待检测图像,得到所述各障碍物;

    22、所述障碍物检测模型是基于样本图像,对预训练的基于yolov8算法的目标检测网络进行微调得到的。

    23、本发明还提供一种机械臂的避障装置,包括:

    24、获取单元,获取机械臂的初始运行轨迹,以及待检测图像;

    25、预测障碍物单元,基于注意力机制,以及所述初始运行轨迹中机械臂的各臂端位置和所述待检测图像中各障碍物的障碍物位置,确定在所述初始运行轨迹中的避让障碍物;

    26、避障单元,基于所述避让障碍物,调整所述初始运行轨迹,得到待执行运行轨迹。

    27、本发明还提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述机械臂的避障方法。

    28、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述机械臂的避障方法。

    29、本发明还提供一种计算机程序产品,包括计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述机械臂的避障方法。

    30、本发明提供的机械臂的避障方法、装置、电子设备和存储介质,通过注意力机制在多障碍物的场景下进行在线重新规划机械臂的运行轨迹,实现了在存在突发多个障碍物的情况下,能够实现快速、准确的避障规划,提升了机械臂进行避障规划的通用性。



    技术特征:

    1.一种机械臂的避障方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的机械臂的避障方法,其特征在于,所述基于注意力机制,以及所述初始运行轨迹中机械臂的各臂端位置和所述待检测图像中各障碍物的障碍物位置,确定在所述初始运行轨迹中的避让障碍物,包括:

    3.根据权利要求2所述的机械臂的避障方法,其特征在于,所述基于所述初始运行轨迹中机械臂的各臂端位置,以及所述待检测图像中各障碍物的障碍物位置,确定所述各障碍物分别与所述各臂端位置的相对位置,包括:

    4.根据权利要求3所述的机械臂的避障方法,其特征在于,所述基于所述机械臂的各臂端位置,以及所述各障碍物的转换位置,得到所述各障碍物分别与所述各臂端位置的相对位置,包括:

    5.根据权利要求3所述的机械臂的避障方法,其特征在于,所述基于所述机械臂的各臂端位置,以及所述各障碍物的转换位置,得到所述各障碍物分别与所述各臂端位置的相对位置,还包括:

    6.根据权利要求1-5中任一项所述的机械臂的避障方法,其特征在于,所述基于所述避让障碍物,调整所述初始运行轨迹,得到待执行运行轨迹,包括:

    7.根据权利要求1-5中任一项所述的机械臂的避障方法,其特征在于,所述待检测图像中各障碍物的获取步骤,包括:

    8.一种机械臂的避障装置,其特征在于,包括:

    9.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上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程序时实现如权利要求1至7任一项所述机械臂的避障方法。

    10.一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,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任一项所述机械臂的避障方法。


    技术总结
    本发明提供一种机械臂的避障方法、装置、电子设备和存储介质,其中方法包括:获取机械臂的初始运行轨迹,以及待检测图像;基于注意力机制,以及所述初始运行轨迹中机械臂的各臂端位置和所述待检测图像中各障碍物的障碍物位置,确定在所述初始运行轨迹中的避让障碍物;基于所述避让障碍物,调整所述初始运行轨迹,得到待执行运行轨迹。本发明提供的方法、装置,通过注意力机制在多障碍物的场景下进行在线重新规划机械臂的运行轨迹,实现了在存在突发多个障碍物的情况下,能够实现快速、准确的避障规划,提升了机械臂进行避障规划的通用性。

    技术研发人员:苏建华,沈炼成,乔红,刘智勇
    受保护的技术使用者:中国科学院自动化研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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