本發(fā)明涉及路徑規(guī)劃領(lǐng)域，具體而言，涉及一種機(jī)械臂的路徑規(guī)劃方法、裝置、存儲(chǔ)介質(zhì)及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的不斷發(fā)展，越來越多的行業(yè)開始通過機(jī)器人完成部分工作，例如，在電力電網(wǎng)場(chǎng)景中，可以在機(jī)器人在變電站中進(jìn)行自動(dòng)化巡檢時(shí)，通過機(jī)械臂對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)，或者，在輸電線路維護(hù)中，通過機(jī)械臂精準(zhǔn)完成接線、解線等任務(wù)，避免人工觸電風(fēng)險(xiǎn)等。在機(jī)器人的應(yīng)用當(dāng)中，機(jī)械臂的路徑規(guī)劃一直是一個(gè)關(guān)鍵而復(fù)雜的問題。目前，相關(guān)技術(shù)在路徑規(guī)劃時(shí)關(guān)注于路徑長(zhǎng)度的最小化，以減少機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，提高工作效率，從而存在路徑規(guī)劃的準(zhǔn)確性低的問題。

2、針對(duì)上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種機(jī)械臂的路徑規(guī)劃方法、裝置、存儲(chǔ)介質(zhì)及電子設(shè)備，以至少解決相關(guān)技術(shù)中機(jī)械臂的路徑規(guī)劃的準(zhǔn)確性低的技術(shù)問題。

2、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種機(jī)械臂的路徑規(guī)劃方法，包括：獲取機(jī)械臂對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，其中，目標(biāo)函數(shù)用于評(píng)估機(jī)械臂的路徑規(guī)劃的性能，目標(biāo)函數(shù)包括多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式以及計(jì)算權(quán)重，多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)包括：路徑長(zhǎng)度、能量消耗、碰撞風(fēng)險(xiǎn)、路徑平滑度；在機(jī)械臂的工作過程中，基于模糊邏輯控制器對(duì)機(jī)械臂在第一時(shí)刻的環(huán)境信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各個(gè)計(jì)算權(quán)重的權(quán)重值；基于各個(gè)計(jì)算權(quán)重的權(quán)重值更新目標(biāo)函數(shù)，得到更新后的目標(biāo)函數(shù)；通過遺傳算法基于更新后的目標(biāo)函數(shù)對(duì)機(jī)械臂的初始位置與目標(biāo)位置之間的路徑進(jìn)行路徑規(guī)劃，得到第一目標(biāo)路徑。

3、進(jìn)一步地，機(jī)械臂的路徑規(guī)劃方法還包括：獲取模糊邏輯規(guī)則，其中，模糊邏輯規(guī)則表征輸入模糊變量和輸出模糊變量之間的映射關(guān)系，輸入模糊變量為機(jī)械臂的環(huán)境信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)，輸出模糊變量為各個(gè)計(jì)算權(quán)重；通過模糊邏輯控制器基于模糊邏輯規(guī)則對(duì)機(jī)械臂在第一時(shí)刻的環(huán)境信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊推理處理，得到模糊輸出結(jié)果；對(duì)模糊輸出結(jié)果進(jìn)行解模糊化，得到各個(gè)計(jì)算權(quán)重的權(quán)重值。

4、進(jìn)一步地，機(jī)械臂的路徑規(guī)劃方法還包括：初始化種群，其中，種群中包括多條路徑，每條路徑由路徑點(diǎn)序列組成；基于更新后的目標(biāo)函數(shù)計(jì)算種群中每條路徑的適應(yīng)度；基于每條路徑的適應(yīng)度，從種群中確定多個(gè)第一路徑；根據(jù)多個(gè)第一路徑生成新的路徑，并基于新的路徑更新種群，得到更新后的種群；在未達(dá)到預(yù)設(shè)迭代條件的情況下，重復(fù)執(zhí)行基于更新后的目標(biāo)函數(shù)計(jì)算更新后的種群中每條路徑的適應(yīng)度的步驟，直至達(dá)到預(yù)設(shè)迭代條件，根據(jù)適應(yīng)度從更新后的種群中確定第一目標(biāo)路徑。

5、進(jìn)一步地，機(jī)械臂的路徑規(guī)劃方法還包括：按照適應(yīng)度由低至高的順序，對(duì)種群中的多條路徑進(jìn)行排序，得到排序后的多條路徑；將排序后的多條路徑中的前n個(gè)路徑確定為多個(gè)第一路徑，其中，n為大于1的正整數(shù)。

6、進(jìn)一步地，機(jī)械臂的路徑規(guī)劃方法還包括：對(duì)多個(gè)第一路徑進(jìn)行遺傳算法中的交叉處理，得到多條初始路徑；對(duì)多條初始路徑進(jìn)行遺傳算法中的變異處理，得到至少一條新的路徑。

7、進(jìn)一步地，機(jī)械臂的路徑規(guī)劃方法還包括：將更新后的種群中適應(yīng)度最高的路徑確定為第一目標(biāo)路徑。

8、進(jìn)一步地，機(jī)械臂的路徑規(guī)劃方法還包括：控制機(jī)械臂基于第一目標(biāo)路徑移動(dòng)至目標(biāo)位置；將目標(biāo)位置確定為更新后的初始位置，并確定下一個(gè)目標(biāo)位置；基于模糊邏輯控制器對(duì)機(jī)械臂在第二時(shí)刻的環(huán)境信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各個(gè)計(jì)算權(quán)重的更新后的權(quán)重值；基于各個(gè)計(jì)算權(quán)重的更新后的權(quán)重值更新目標(biāo)函數(shù)，得到再次更新后的目標(biāo)函數(shù)；通過遺傳算法基于再次更新后的目標(biāo)函數(shù)對(duì)機(jī)械臂的更新后的初始位置與下一個(gè)目標(biāo)位置之間的路徑進(jìn)行路徑規(guī)劃，得到第二目標(biāo)路徑。

9、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供了一種機(jī)械臂的路徑規(guī)劃裝置，包括：獲取模塊，用于獲取機(jī)械臂對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，其中，目標(biāo)函數(shù)用于評(píng)估機(jī)械臂的路徑規(guī)劃的性能，目標(biāo)函數(shù)包括多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式以及計(jì)算權(quán)重，多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)包括：路徑長(zhǎng)度、能量消耗、碰撞風(fēng)險(xiǎn)、路徑平滑度；第一處理模塊，用于在機(jī)械臂的工作過程中，基于模糊邏輯控制器對(duì)機(jī)械臂在第一時(shí)刻的環(huán)境信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各個(gè)計(jì)算權(quán)重的權(quán)重值；第一更新模塊，用于基于各個(gè)計(jì)算權(quán)重的權(quán)重值更新目標(biāo)函數(shù)，得到更新后的目標(biāo)函數(shù)；第二處理模塊，用于通過遺傳算法基于更新后的目標(biāo)函數(shù)對(duì)機(jī)械臂的初始位置與目標(biāo)位置之間的路徑進(jìn)行路徑規(guī)劃，得到第一目標(biāo)路徑。

10、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中，計(jì)算機(jī)程序被設(shè)置為運(yùn)行時(shí)執(zhí)行上述的機(jī)械臂的路徑規(guī)劃方法。

11、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供了一種電子設(shè)備，電子設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)處理器；存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)程序被一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)用于運(yùn)行程序，其中，程序被設(shè)置為運(yùn)行時(shí)執(zhí)行上述的機(jī)械臂的路徑規(guī)劃方法。

12、在本發(fā)明實(shí)施例中，采用基于多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行路徑規(guī)劃的方式，通過獲取機(jī)械臂對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，然后在機(jī)械臂的工作過程中，基于模糊邏輯控制器對(duì)機(jī)械臂在第一時(shí)刻的環(huán)境信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各個(gè)計(jì)算權(quán)重的權(quán)重值，接著基于各個(gè)計(jì)算權(quán)重的權(quán)重值更新目標(biāo)函數(shù)，得到更新后的目標(biāo)函數(shù)，從而通過遺傳算法基于更新后的目標(biāo)函數(shù)對(duì)機(jī)械臂的初始位置與目標(biāo)位置之間的路徑進(jìn)行路徑規(guī)劃，得到第一目標(biāo)路徑。其中，目標(biāo)函數(shù)用于評(píng)估機(jī)械臂的路徑規(guī)劃的性能，目標(biāo)函數(shù)包括多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式以及計(jì)算權(quán)重，多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)包括：路徑長(zhǎng)度、能量消耗、碰撞風(fēng)險(xiǎn)、路徑平滑度。

13、在上述過程中，通過設(shè)置目標(biāo)函數(shù)基于路徑長(zhǎng)度、能量消耗、碰撞風(fēng)險(xiǎn)和路徑平滑度這多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)構(gòu)建得到，再通過遺傳算法基于更新后的目標(biāo)函數(shù)對(duì)機(jī)械臂的初始位置與目標(biāo)位置之間的路徑進(jìn)行路徑規(guī)劃，得到第一目標(biāo)路徑，實(shí)現(xiàn)了在對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行路徑規(guī)劃時(shí)，考量多方面的因素，使得規(guī)劃出的路徑不僅相對(duì)較短，而且在能耗、碰撞風(fēng)險(xiǎn)和路徑平滑度方面也得到優(yōu)化，從而可以提高路徑規(guī)劃準(zhǔn)確性。此外，通過基于模糊邏輯控制器對(duì)機(jī)械臂在第一時(shí)刻的環(huán)境信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各個(gè)計(jì)算權(quán)重的權(quán)重值，以更新目標(biāo)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)機(jī)械臂的相關(guān)信息對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，從而可以更進(jìn)一步地提高路徑規(guī)劃的準(zhǔn)確性。

14、由此可見，本申請(qǐng)所提供的方案達(dá)到了基于多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行路徑規(guī)劃的目的，從而實(shí)現(xiàn)了提高路徑規(guī)劃的準(zhǔn)確性的技術(shù)效果，進(jìn)而解決了相關(guān)技術(shù)中機(jī)械臂的路徑規(guī)劃的準(zhǔn)確性低的技術(shù)問題。

技術(shù)特征：

1.一種機(jī)械臂的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于模糊邏輯控制器對(duì)所述機(jī)械臂在第一時(shí)刻的環(huán)境信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各個(gè)計(jì)算權(quán)重的權(quán)重值，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過遺傳算法基于所述更新后的目標(biāo)函數(shù)對(duì)所述機(jī)械臂的初始位置與目標(biāo)位置之間的路徑進(jìn)行路徑規(guī)劃，得到第一目標(biāo)路徑，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，基于每條路徑的適應(yīng)度，從所述種群中確定多個(gè)第一路徑，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述多個(gè)第一路徑生成新的路徑，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)適應(yīng)度從所述更新后的種群中確定所述第一目標(biāo)路徑，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在得到第一目標(biāo)路徑之后，所述方法還包括：

8.一種機(jī)械臂的路徑規(guī)劃裝置，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算機(jī)程序被設(shè)置為運(yùn)行時(shí)執(zhí)行所述權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)中所述的機(jī)械臂的路徑規(guī)劃方法。

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)處理器；存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)用于運(yùn)行程序，其中，所述程序被設(shè)置為運(yùn)行時(shí)執(zhí)行所述權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)中所述的機(jī)械臂的路徑規(guī)劃方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種機(jī)械臂的路徑規(guī)劃方法、裝置、存儲(chǔ)介質(zhì)及電子設(shè)備。涉及路徑規(guī)劃領(lǐng)域，該方法包括：獲取機(jī)械臂對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，其中，目標(biāo)函數(shù)包括多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式以及計(jì)算權(quán)重，多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)包括：路徑長(zhǎng)度、能量消耗、碰撞風(fēng)險(xiǎn)、路徑平滑度；在機(jī)械臂的工作過程中，基于模糊邏輯控制器對(duì)機(jī)械臂在第一時(shí)刻的環(huán)境信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各個(gè)計(jì)算權(quán)重的權(quán)重值；基于各個(gè)計(jì)算權(quán)重的權(quán)重值更新目標(biāo)函數(shù)，得到更新后的目標(biāo)函數(shù)；通過遺傳算法基于更新后的目標(biāo)函數(shù)對(duì)機(jī)械臂的初始位置與目標(biāo)位置之間的路徑進(jìn)行路徑規(guī)劃，得到第一目標(biāo)路徑。本發(fā)明解決了相關(guān)技術(shù)中機(jī)械臂的路徑規(guī)劃的準(zhǔn)確性低的技術(shù)問題。

技術(shù)研發(fā)人員：方登華,林斌,林良健,陳煜興,何若冰,張清文,楊璧瑗,羅文博,胡樹彬,蔡卓?jī)S,王靖淳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10