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    機(jī)械臂環(huán)境三維重建與避障算法研究

    2024-01-26 09:19:20陳新度孔德良
    機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 2024年1期
    關(guān)鍵詞:位姿三維重建坐標(biāo)系

    陳新度,徐 學(xué),高 萌,孔德良

    (1.廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,廣東 廣州 510006;2.佛山智能裝備技術(shù)研究院,廣東 佛山 528234 3.廣東工業(yè)大學(xué)省部共建精密電子制造技術(shù)與裝備國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510006)

    1 前言

    工業(yè)機(jī)械臂作為仿人手的自動(dòng)裝置,具有通用性強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)[1]。隨著機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景的復(fù)雜、非結(jié)構(gòu)化,對(duì)其提出了實(shí)時(shí)感知和避障的要求。常規(guī)可預(yù)先建立障礙物空間模型或通過(guò)示教方法,以形成無(wú)碰撞軌跡。但此類(lèi)方法只能針對(duì)靜態(tài)環(huán)境,對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境不具有泛化性。因此,在未知環(huán)境中的三維重建和避障規(guī)劃成為亟需解決的實(shí)際問(wèn)題。

    在目標(biāo)識(shí)別方面,主要分為基于模板匹配、三維局部特征、學(xué)習(xí)的方法。文獻(xiàn)[2]利用快速形狀匹配算法將三維CAD模型在多視角的位姿映射作為模板,與位姿完成匹配。文獻(xiàn)[3]通過(guò)提取二維圖像和點(diǎn)云圖像的多模態(tài)信息,實(shí)現(xiàn)物體的識(shí)別定位。文獻(xiàn)[4]以各視點(diǎn)下的RGB-D圖像融合CNN網(wǎng)絡(luò),完成待測(cè)物體的目標(biāo)識(shí)別。

    在三維重建方面,主要以基于傳統(tǒng)多視角幾何、深度學(xué)習(xí)算法為主。如文獻(xiàn)[5]提出的Kinect Fusion,開(kāi)啟了RGB實(shí)時(shí)三維重建的序幕,此后有Elastic Fusion[6]、Bundle Fusion[7]等。文獻(xiàn)[8]提出Pixel2Mesh,用端到端的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了從單張彩色圖直接生成用網(wǎng)格表示的物體三維信息。

    在機(jī)器人避障規(guī)劃方面,文獻(xiàn)[9]將障礙物映射到構(gòu)形空間,利用A?算法搜索避障路徑,但將空間障礙物投影到二維平面中,無(wú)法充分發(fā)揮高自由度工業(yè)機(jī)械臂在避障方面的優(yōu)勢(shì)。文獻(xiàn)[10]提出RRT-connect,通過(guò)雙樹(shù)搜索大幅提升規(guī)劃速度,但由于隨機(jī)采樣,不具備漸進(jìn)最優(yōu)。

    綜上分析可看出,雖然識(shí)別定位、三維重建和避障規(guī)劃方面研究成果較豐富,但三者的結(jié)合,即目標(biāo)物識(shí)別后對(duì)于未知環(huán)境空間的重建及效果、避障算法驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂避開(kāi)重建的障礙的效果等研究尚存在不足。據(jù)此,本研究提出一種基于視覺(jué)的三維重建與避障規(guī)劃方法。

    通過(guò)搭建基于機(jī)器人操作系統(tǒng)(ROS)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),使用深度相機(jī)獲取ArUco標(biāo)記上的特征點(diǎn)坐標(biāo),求解目標(biāo)物的姿態(tài);通過(guò)改進(jìn)重建方法,融合機(jī)械臂末端位姿和點(diǎn)云數(shù)據(jù),對(duì)未知環(huán)境空間進(jìn)行三維重建,作為后續(xù)規(guī)劃的障礙空間;應(yīng)用RRT的改進(jìn)算法進(jìn)行機(jī)械臂的避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃,并進(jìn)行了真機(jī)驗(yàn)證。

    2 原理與方法

    2.1 相機(jī)模型與標(biāo)定

    物體的三維空間坐標(biāo)與圖像坐標(biāo)存在線性關(guān)系。世界坐標(biāo)系、相機(jī)坐標(biāo)系以及圖像坐標(biāo)系之間的關(guān)系,如圖1所示。而坐標(biāo)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,如式(1)所示。

    圖1 各坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模型Fig.1 Transformation Model of Each Coordinate System

    式中:Puv—標(biāo)記在像素坐標(biāo)系下的像素坐標(biāo);Pw—標(biāo)記在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo);K—相機(jī)內(nèi)參;T—相機(jī)外參。這里采用ArUco 自帶的標(biāo)定算法[11]對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定,確定攝像頭的內(nèi)參矩陣K以及畸變參數(shù)D,標(biāo)定結(jié)果為:

    研究構(gòu)建了眼在手上的手眼系統(tǒng),如圖2所示。A為末端與機(jī)械臂基坐標(biāo)系的變換關(guān)系,可通過(guò)機(jī)械臂正解獲得;C為相機(jī)與標(biāo)定板的變換,即已求的相機(jī)外參;B為相機(jī)與機(jī)械臂末端的變換關(guān)系,該關(guān)系是最終要求解的手眼矩陣。

    圖2 手眼標(biāo)定示意圖Fig.2 Schematic Diagram of Hand-eye Calibration

    為求解B,需要多次變換機(jī)械臂姿態(tài)拍攝標(biāo)定板,獲得不同角度下的標(biāo)定圖像,從而推導(dǎo)出相機(jī)相對(duì)于末端的變換矩陣。

    建立不同空間轉(zhuǎn)換回路,如式(2)所示:

    式(4)、式(5)代入式(3)得:

    式(6)就轉(zhuǎn)換成了經(jīng)典方程AX=XB的求解問(wèn)題[12]。通過(guò)兩步法求解手眼矩陣為:

    2.2 目標(biāo)識(shí)別與位姿估計(jì)

    位姿估計(jì)即找到現(xiàn)實(shí)世界和圖像投影之間的對(duì)應(yīng)點(diǎn),求得相機(jī)與目標(biāo)之間的相對(duì)位姿。本研究選用基于二進(jìn)制標(biāo)記的方法,優(yōu)點(diǎn)在于單個(gè)標(biāo)記即可提供足夠多的對(duì)應(yīng)點(diǎn),且具有錯(cuò)誤檢測(cè)與校正機(jī)制[13]。選用的ArUco標(biāo)記由一個(gè)四邊全黑的邊框以及內(nèi)部的二進(jìn)制矩陣組成,黑色代表0,白色代表1,每一個(gè)標(biāo)記都有一個(gè)獨(dú)有的ID,標(biāo)記大小為(5×5),標(biāo)記尺寸為(40×40)mm,ID為1,標(biāo)記的中心點(diǎn)為原點(diǎn),如圖3所示。

    表1 集成的插件及參數(shù)設(shè)置Tab.1 Integrated Plug-in and Parameter Settings

    圖3 ArUco標(biāo)記圖Fig.3 Marked Diagram of Aruco

    ArUco標(biāo)記的識(shí)別步驟,如圖4所示。將獲取的RGB圖像經(jīng)過(guò)灰度化、自適應(yīng)閾值分割、輪廓濾波、透視變換得到正視圖;并利用Otsu 分離出白黑色位,分析標(biāo)記ID;將角點(diǎn)亞像素級(jí)細(xì)化后,根據(jù)小孔成像模型,通過(guò)ArUco標(biāo)記的4個(gè)角點(diǎn)像素坐標(biāo),使用solvePnP函數(shù)[14]即可求得標(biāo)記與相機(jī)之間的變換矩陣。

    圖4 ArUco位姿估計(jì)流程圖Fig.4 Flow Chart of Aruco Pose Estimation

    ArUco標(biāo)記、相機(jī)、末端和基座關(guān)系,如圖5所示。

    圖5 各坐標(biāo)系變換關(guān)系圖Fig.5 Transformation Relation Diagram of Each Coordinate System

    轉(zhuǎn)換關(guān)系,如式(7)所示。通過(guò)求得的標(biāo)記與相機(jī)之間的變換矩陣、手眼矩陣和末端位姿,可得標(biāo)記與機(jī)械臂基坐標(biāo)系之間的變換矩陣,即目標(biāo)物空間三維姿態(tài)。

    2.3 融合末端位姿的三維重建

    ICP算法是用來(lái)解決點(diǎn)云之間的配準(zhǔn)問(wèn)題,計(jì)算出最優(yōu)匹配變換矩陣,使得誤差最小[15]。但在兩點(diǎn)云相差較大的情況下,ICP容易陷入局部最優(yōu)解,所以需要在精配準(zhǔn)之前進(jìn)行粗配準(zhǔn)[16],并以粗配準(zhǔn)得到的轉(zhuǎn)換矩陣作為其初始轉(zhuǎn)換矩陣。由于采用的是手眼系統(tǒng),而末端相對(duì)于機(jī)械臂基座的位姿關(guān)系容易獲得,可通過(guò)在配準(zhǔn)之前,獲取機(jī)器人末端位姿,將對(duì)應(yīng)時(shí)刻的點(diǎn)云數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系下,再進(jìn)行后續(xù)的配準(zhǔn)融合工作。

    假定相機(jī)在位置1、2 處分別獲取點(diǎn)云,且獲得對(duì)應(yīng)處的位姿,有:

    由式(8)、式(9)可得:

    化簡(jiǎn)式(10)得:

    式中:n∈N+,n≥2。

    得到各點(diǎn)云剛體變換矩陣后,再將其融合FPFH_ICP配準(zhǔn)算法,得到基于基坐標(biāo)系的全局點(diǎn)云模型。

    利用八叉樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述作業(yè)空間(全局點(diǎn)云),將各象限定義為八叉樹(shù)的葉子節(jié)點(diǎn),并不斷進(jìn)行迭代,直到滿足終止條件[17]。假設(shè)t=1,…,T時(shí)刻,觀測(cè)的數(shù)據(jù)為z1,…,zT,則第n個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息為:

    式中:P(n|z1:T)—空間節(jié)點(diǎn)n在1到t時(shí)刻被占有的概率;

    P(n|z1:T-1)—空間節(jié)點(diǎn)n在1到t-1時(shí)刻被占有的概率;

    P(n|zT)—空間節(jié)點(diǎn)n在t時(shí)刻被占有的概率;

    P(n)—先驗(yàn)概率。

    2.4 RRT*改進(jìn)算法

    RRT-Connect算法通過(guò)雙向搜索和貪婪策略大大降低了計(jì)算量,提高了搜索速度,但由于隨機(jī)采樣,路徑較長(zhǎng),無(wú)法達(dá)到漸進(jìn)最優(yōu)。

    RRT*通過(guò)引入路徑代價(jià)的概念,不斷迭代找到漸進(jìn)最優(yōu)路徑,但降低了計(jì)算效率。

    針對(duì)上述缺陷,提出了改進(jìn)算法CAN-RRT*(RRT* with Caucy Sample、Attractive Force and NodeReject),通過(guò)引入柯西采樣函數(shù)取代隨機(jī)采樣,使采樣點(diǎn)更大概率落在障礙物附近,降低采樣的盲目性;通過(guò)引入目標(biāo)引力和動(dòng)態(tài)步長(zhǎng)法,提高局部搜索速度;利用節(jié)點(diǎn)拒絕策略來(lái)剔除不必要的采樣節(jié)點(diǎn),使算法能夠以高效率生成最終路徑。

    柯西分布概率密度函數(shù)為f(x,x0,g),其中,x0—峰值的位置參數(shù);γ—最大值一半處的一半寬度的尺度參數(shù)。

    令l=|x-x0|,表示采樣點(diǎn)與障礙物的距離,l越小,函數(shù)值越大,l越大,函數(shù)值越小。

    引入目標(biāo)引力,引力勢(shì)能為:

    式中:k—引力系數(shù)。可得qgoal對(duì)qnear的目標(biāo)引力為:

    擴(kuò)展后新節(jié)點(diǎn)位置,如式(18)所示。

    式中:ρ1—隨機(jī)方向步長(zhǎng);ρ2—目標(biāo)方向步長(zhǎng)。

    在采樣過(guò)程選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)之后,在節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展前使用節(jié)點(diǎn)剔除策略,如式(19)所示,即如果當(dāng)前的最低成本低于直接從初始節(jié)點(diǎn)到該節(jié)點(diǎn)以及從該節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的總成本,則剔除該節(jié)點(diǎn)。

    式中:qstart—起點(diǎn)位姿;qgoal—目標(biāo)位姿;q—候選節(jié)點(diǎn);σbest—當(dāng)前最低路徑成本。

    偽代碼,如圖6所示。

    圖6 CAN-RRT*偽代碼Fig.6 Pseudocode of CAN-RRT*

    其中,(1)CaucySample():柯西采樣函數(shù),在C-space得到隨機(jī)節(jié)點(diǎn)xrand;(2)Neares(t):最近鄰點(diǎn)函數(shù),得到最接近qrand的節(jié)點(diǎn)qnearest;(3)AttractiveForce(():目標(biāo)引力與動(dòng)態(tài)步長(zhǎng)函數(shù),產(chǎn)生新節(jié)點(diǎn)qnew;(4)NodeRejec(t():節(jié)點(diǎn)拒絕函數(shù);(5)GetSortedLis(t():集合排序函數(shù),返回按成本函數(shù)升序排列的列表;(6)ChooseBest-Paren(t():最優(yōu)父節(jié)點(diǎn)函數(shù);(7)RewireVertices(():重布線函數(shù),找到隨機(jī)樹(shù)Tb中距離xnew最近的節(jié)點(diǎn)xconn;(8)connec(t):返回連接xstart和xgoal的無(wú)碰撞路徑;(9)SwapTrees():交換雙樹(shù)。

    在三維、隨機(jī)障礙的環(huán)境下,對(duì)CAN-RRT*算法進(jìn)行避障規(guī)劃,如圖7所示。

    圖7 CAN-RRT*運(yùn)動(dòng)規(guī)劃Fig.7 Motion Planning of CAN-RRT*

    3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析

    3.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建

    3.1.1 真實(shí)平臺(tái)搭建

    所搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),如圖8所示。該平臺(tái)包含機(jī)器人、深度相機(jī)和末端執(zhí)行器。采用的機(jī)器人由Universal Robots 制造,型號(hào)為UR5,負(fù)載5kg,工作范圍為850mm,理論重復(fù)定位精度為±0.03mm;深度相機(jī)為INTEL 公司的RealSense D435i,其具有彩色、紅外及IMU模塊,測(cè)量距離為(0.105~10)m;末端執(zhí)行器為因時(shí)機(jī)器人的EG2-4B2電動(dòng)夾爪,重復(fù)定位精度±0.5mm,最大速度97mm/s。

    圖8 UR5機(jī)器人平臺(tái)Fig.8 UR5 Robot Platform

    視覺(jué)系統(tǒng)獲取工件及作業(yè)環(huán)境的信息,機(jī)械臂經(jīng)規(guī)劃,運(yùn)動(dòng)到工件位置,末端執(zhí)行器對(duì)工件進(jìn)行夾持,并將工件放到貨架指定位置處。

    3.1.2 仿真及控制搭建

    基于ROS開(kāi)發(fā)了仿真及控制平臺(tái),集成碰撞檢測(cè)、正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解、軌跡平滑等功能,部分插件選擇及參數(shù)設(shè)置,如表1 所示。RVIZ界面的部署,如圖9所示。系統(tǒng)的避障規(guī)劃流程,如圖10所示。

    圖9 機(jī)器人仿真與控制平臺(tái)Fig.9 Robot Simulation and Control Platform

    圖10 機(jī)器人仿真及控制系統(tǒng)Fig.10 Robot Simulation and Control System

    視覺(jué)定位系統(tǒng)獲取工件姿態(tài),三維重建系統(tǒng)生成障礙模型,信息匯總到規(guī)劃場(chǎng)景中,提供給CAN-RRT*規(guī)劃器生成無(wú)碰撞路徑,并通過(guò)Movelt驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂,運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置成夾持任務(wù)。

    3.2 識(shí)別定位分析

    為了驗(yàn)證視覺(jué)定位精度,開(kāi)展了精度評(píng)估實(shí)驗(yàn),如圖13 所示。使用4點(diǎn)法將機(jī)器人末端TCP移到頂針末端,使用Halcon手眼標(biāo)定獲得相機(jī)與機(jī)器人坐標(biāo)系之間的變換矩陣,ArUco標(biāo)記張貼在平面上。將頂針末端移動(dòng)至與ArUco原點(diǎn)重合,從RVIZ中監(jiān)聽(tīng)該點(diǎn)在機(jī)器人基座坐標(biāo)系下的位姿,作為真實(shí)值,即1.2節(jié)式(7)中的,通過(guò)ArUco 的姿態(tài)估計(jì)矩陣、機(jī)器人手眼標(biāo)定矩陣和機(jī)械臂末端位姿矩陣,得到ArUco標(biāo)記原點(diǎn)的計(jì)算值。通過(guò)比較兩者之間的偏差可以評(píng)估視覺(jué)定位精度。使用ID字典為5的ArUco標(biāo)記,相機(jī)距離平面350mm,垂直向下拍攝,統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),如表2、圖11所示。

    表2 同一位置目標(biāo)點(diǎn)識(shí)別位姿Tab.2 Recognized Pose of the Same Target Point

    圖11 同一位置定位數(shù)據(jù)偏差圖Fig.11 Location Data Deviation Diagram of the Same Location

    重復(fù)測(cè)量十次,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,X、Y、Z方向基本穩(wěn)定在8mm以內(nèi),姿態(tài)角可以穩(wěn)定在2°以內(nèi),驗(yàn)證了目標(biāo)識(shí)別精度的可行性。

    3.3 三維建模分析

    對(duì)機(jī)械臂作業(yè)的環(huán)境進(jìn)行重建,重建效果,如圖12所示。可以看出,融合末端位姿的重建方法能夠有效的將環(huán)境中的障礙物重建到規(guī)劃環(huán)境中,但某些地方還存在空洞現(xiàn)象。

    圖12 全局點(diǎn)云效果圖Fig.12 Rendering of Global Point Cloud

    這里采用定位精度和尺寸精度來(lái)衡量重建的效果。如圖13中的長(zhǎng)方體物體,實(shí)際尺寸為(277mm,200mm,126mm),進(jìn)行多次重建,取其中8次結(jié)果對(duì)比。

    圖13 作業(yè)空間障礙物及標(biāo)記點(diǎn)Fig.13 Obstacles and Markers in Working Space

    分析表3,可知在物體長(zhǎng)寬高方向上誤差均值分別為1.37mm、1.78mm、1.34mm,誤差控制在5mm以內(nèi),基本上達(dá)到重建的要求,表3中單位為mm。

    表3 三維重建尺寸數(shù)據(jù)Tab.3 Dimensional Data of 3D Reconstruction

    為了驗(yàn)證三維建模的定位精度,在障礙物表面貼上黑白標(biāo)定板,如圖13所示。選取10個(gè)不同位置處的角點(diǎn),采用類(lèi)似上文的方案,通過(guò)尖端觸點(diǎn)得到各角點(diǎn)真實(shí)位姿,將模型轉(zhuǎn)換到機(jī)械臂基坐標(biāo)系下,比較對(duì)應(yīng)角點(diǎn)的偏差來(lái)評(píng)估定位精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果,如表4、圖14所示。

    表4 各角點(diǎn)真實(shí)值與掃描值數(shù)據(jù)Tab.4 Real Value and Scanning Value of Each Corner

    圖14 角點(diǎn)定位數(shù)據(jù)偏差圖Fig.14 Data Deviation Diagram of the Corner Location

    實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,角點(diǎn)在X、Y方向誤差穩(wěn)定在8mm以內(nèi),深度方向誤差保持在5mm左右,姿態(tài)角誤差穩(wěn)定在3°以內(nèi),驗(yàn)證了三維建模的定位精度。

    3.4 避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃分析

    將1.3節(jié)中的尺度參數(shù)γ設(shè)為1,最小距離ε設(shè)為0.5,步長(zhǎng)ρ1設(shè)為1.6°,步長(zhǎng)ρ2設(shè)為1.8°,引力系數(shù)設(shè)為1.1,搜索半徑設(shè)為3,最大迭代次數(shù)設(shè)為1000,在三維空間、確定障礙物的環(huán)境場(chǎng)景下進(jìn)行1000次重復(fù)實(shí)驗(yàn),相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)均值處理,統(tǒng)計(jì),如表5所示。

    表5 各規(guī)劃算法規(guī)劃對(duì)比Tab.5 Comparison of Planning Algorithms

    由表5 可看出,相比RRT,改進(jìn)后的算法路徑長(zhǎng)度縮短了22.2%,搜索時(shí)間降低了55.9%,采樣節(jié)點(diǎn)數(shù)下降了54.3%,有效性得到驗(yàn)證。

    將CAN-RRT*算法添加到開(kāi)源運(yùn)動(dòng)規(guī)劃庫(kù)OMPL 中,通過(guò)Movelt控制機(jī)械臂。分別設(shè)置規(guī)劃時(shí)間上限為0.1s,0.2s,0.5s,初始狀態(tài)位置不變,目標(biāo)狀態(tài)為通過(guò)ArUco 碼識(shí)別的姿態(tài)(0.152,0.536,0.437,-0.287,-1.48645,0.0902),障礙空間為三維重建獲得的柵格地圖,每種情況進(jìn)行1000次重復(fù)實(shí)驗(yàn),統(tǒng)計(jì)結(jié)果,如表6所示??煽闯鲈撍惴ㄔ跁r(shí)間上限為0.1s時(shí),成功率達(dá)到96.5%,表明該算法有效且可靠。

    表6 CAN-RRT*規(guī)劃成功率Tab.6 Planning Success Rate of CAN-RRT*

    3.5 避障運(yùn)動(dòng)失敗原因分析

    為了給后期的研究工作提供改進(jìn)思路,對(duì)規(guī)劃失敗原因進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì),如表7所示。主要由以下原因造成:(1)在當(dāng)前目標(biāo)狀態(tài)及障礙物的情況下,逆解求解錯(cuò)誤;(2)規(guī)劃超時(shí);(3)碰撞檢測(cè)失??;(4)識(shí)別誤差及機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)誤差。

    表7 失敗原因統(tǒng)計(jì)Tab.7 Statistics on the Cause of Failure

    由表7可知,識(shí)別誤差與運(yùn)動(dòng)誤差占總體5.7%,說(shuō)明對(duì)于目標(biāo)物的姿態(tài)定位比較準(zhǔn)確,而規(guī)劃超時(shí)僅有1 次,說(shuō)明CANRRT*算法在規(guī)劃速度方面滿足需求。

    逆解求解失敗和路徑段碰撞檢測(cè)錯(cuò)誤占總體88%,前者主要是因?yàn)樵诋?dāng)前目標(biāo)狀態(tài)及障礙物位置下,機(jī)械臂本身不存在到達(dá)該點(diǎn)的構(gòu)型;而后者失敗原因在于碰撞檢測(cè)分辨率設(shè)置略大,導(dǎo)致部分情況下碰撞檢測(cè)跳過(guò)了障礙物。可考慮設(shè)置更小的碰撞檢測(cè)分辨率來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題,但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致規(guī)劃時(shí)間增長(zhǎng)。

    4 結(jié)束語(yǔ)

    鑒于當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人在復(fù)雜、未知環(huán)境中的避障規(guī)劃方面的不足,本研究提出了基于視覺(jué)的三維重建與避障規(guī)劃的方法和流程。首先使用ArUco碼對(duì)工件識(shí)別定位,然后利用機(jī)械臂末端位姿和FPFH_ICP算法對(duì)環(huán)境點(diǎn)云進(jìn)行融合,重建了復(fù)雜環(huán)境下的工作空間,最后應(yīng)用改進(jìn)的CAN-RRT*算法,實(shí)現(xiàn)了未知環(huán)境下的避障運(yùn)動(dòng)。

    研究通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的可行性和穩(wěn)定性,不僅適用于關(guān)節(jié)臂機(jī)器人,而且也適用于其他構(gòu)型的機(jī)器人。

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