CN109623825B - 一种移动轨迹规划方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动轨迹规划方法、装置、设备和存储介质，该方法包括：根据移动部件的圆弧移动指令，获取起点、辅助点和终点的位姿信息；确定圆弧轨迹的移动时间；生成角度样条曲线方程、角速度样条曲线方程和角加速度样条曲线方程；并根据上述三个样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角度关联变化曲线、角速度关联变化曲线和角加速度关联变化曲线；进而控制所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹完成圆弧移动。本发明实施例的技术方案，实现了移动轨迹可以以给定的姿态角通过辅助点，解决了传统移动轨迹规划中缺少对辅助点姿态的控制，避免了现有技术中在对姿态控制有要求的场景不适用的情况发生，提高了移动部件的应用范围。

Description

一种移动轨迹规划方法、装置、设备和存储介质

技术领域

本发明实施例涉及工业技术领域，尤其涉及一种移动轨迹规划方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

伴随着科学技术的进步以及工业加工的需求不断增多，越来越多的移动部件代替了人工作业，广泛应用于现代工业中。

对于移动部件，尤其是多轴机器人来说，轨迹规划具有重要的意义，作业轨迹的合理规划，可以使得机器人获得避开作业空间中的障碍物和最短时间内完成作业轨迹等好处，从而大幅度的提高机器人整体的性能和效益。现有技术中，对于圆弧轨迹的规划，除了规定起点和终点外，通过确定一个辅助点的位置，进而生成从起点经过辅助点最终到达终点的一段空间圆弧轨迹。

然而，现有技术中，当运行圆弧指令时，只考虑了辅助点的位置，而对通过辅助点时的姿态未做要求，不能以设定的姿态通过辅助点，这就导致了在焊接、涂胶等应用场景中，现有技术是无法准确控制其姿态的。

发明内容

本发明实施例提供了一种移动轨迹规划方法、装置、设备和存储介质，以实现了移动轨迹可以以给定的姿态通过辅助点。

第一方面，本发明实施例提供了一种移动轨迹规划方法，包括：

获取移动部件的圆弧移动指令，并获取与所述圆弧移动指令匹配的空间圆弧轨迹；圆弧移动指令包括：起点和终点的位置信息、姿态角信息和角加速度信息，以及辅助点的位置信息和姿态角信息；

根据所述空间圆弧轨迹以及预设的速度关联参数，确定所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹由所述起点移动至所述辅助点的第一时间，以及由所述辅助点移动至所述终点的第二时间；

在所述空间圆弧轨迹中，确定位于所述起点以及所述辅助点之间的第一参考点，以及位于所述辅助点与所述终点之间的第二参考点，并将所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点以及所述终点作为标记点；

根据所述第一时间、所述第二时间、所述辅助点的姿态角信息，以及起点和终点的姿态角信息和角加速度信息，生成与所述空间圆弧轨迹中任意相邻两个所述标记点分别匹配的角度样条曲线方程，根据所述角度样条曲线方程生成角速度样条曲线方程和角加速度样条曲线方程；

根据各所述角度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角度关联变化曲线，根据各所述角速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角速度关联变化曲线，根据各所述角加速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角加速度关联变化曲线，并根据所述角度关联变化曲线、所述角速度关联变化曲线以及所述角加速度关联变化曲线控制所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹完成圆弧移动。

第二方面，本发明实施例提供了一种移动轨迹规划装置，包括：

空间圆弧轨迹获取模块，用于获取移动部件的圆弧移动指令，并获取与所述圆弧移动指令匹配的空间圆弧轨迹；圆弧移动指令包括：起点和终点的位置信息、姿态角信息和角加速度信息，以及辅助点的位置信息和姿态角信息；

移动时间获取模块，用于根据所述空间圆弧轨迹以及预设的速度关联参数，确定所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹由所述起点移动至所述辅助点的第一时间，以及由所述辅助点移动至所述终点的第二时间；

参考点即标记点获取模块，用于在所述空间圆弧轨迹中，确定位于所述起点以及所述辅助点之间的第一参考点，以及位于所述辅助点与所述终点之间的第二参考点，并将所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点以及所述终点作为标记点；

样条曲线方程生成模块，用于根据所述第一时间、所述第二时间、所述辅助点的姿态角信息，以及起点和终点的姿态角信息和角加速度信息，生成与所述空间圆弧轨迹中任意相邻两个所述标记点分别匹配的角度样条曲线方程，根据所述角度样条曲线方程生成角速度样条曲线方程和角加速度样条曲线方程；

拟合曲线生成模块，用于根据各所述角度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角度关联变化曲线，根据各所述角速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角速度关联变化曲线，根据各所述角加速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角加速度关联变化曲线，并根据所述角度关联变化曲线、所述角速度关联变化曲线以及所述角加速度关联变化曲线控制所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹完成圆弧移动。

第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明任意实施例所述的移动轨迹规划方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任意实施例所述的移动轨迹规划方法。

本发明实施例的技术方案，通过获取到的移动部件的圆弧移动指令，生成空间圆弧轨迹；确定出轨迹运动时间后，确定出两个参考点，进而生成角度样条曲线方程，角速度样条曲线方程和角加速度样条曲线方程，并根据上述三个方程生成与空间圆弧轨迹匹配的角度关联变化曲线、角速度关联变化曲线、角加速度关联变化曲线，进而控制所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹完成圆弧移动。实现了通过辅助点位置的同时，可以以给定的姿态角通过辅助点，解决了传统移动轨迹规划中缺少对辅助点姿态的控制，避免了现有技术中在对辅助点姿态控制有要求的场景不适用的情况发生，提高了移动部件的应用范围。

附图说明

图1A是本发明实施例一提供的一种移动轨迹规划方法的流程图；

图1B是本发明实施例一提供的角度、角速度及角加速度的关联变化曲线图；

图2是本发明实施例二提供的一种移动轨迹规划装置的结构框图；

图3是本发明实施例三提供的一种移动轨迹规划设备的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1A为本发明实施例一提供的一种移动轨迹规划方法的流程图，本实施例可适用于规划移动轨迹时的情况，该方法可以由本发明实施例中的移动轨迹规划装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，并一般可以集成在移动轨迹规划装置中，本发明实施例的方法具体包括如下步骤：

S110、获取移动部件的圆弧移动指令，并获取与所述圆弧移动指令匹配的空间圆弧轨迹；圆弧移动指令包括：起点和终点的位置信息、姿态角信息和角加速度信息，以及辅助点的位置信息和姿态角信息。

现代工业领域中，越来越多的移动部件代替了人工作业，例如，机械臂和机械手等各种机械部件，尤其是随着机器人技术的发展，各种多自由度的工业机器人应用于工业生产中。在本发明实施例中，可选的，移动部件可以是多轴工业机器人。

轨迹规划是机器人领域一个重要的研究方向，而圆弧运动作为机器人轨迹规划中重要的控制指令，通过起点、终点以及一个辅助点，三点确定出一段运行轨迹，从而完成了机器人的轨迹控制。

各点的位置信息表示为在世界坐标系XYZ中的坐标(x,y,z)，各点的姿态角信息表示为(α,β,γ)。其中，起点的位置坐标为(x₀,y₀,z₀)，辅助点的位置坐标为(x₂,y₂,z₂)，终点的位置坐标为(x₄,y₄,z₄)；起点的姿态角q₀为(α₀,β₀,γ₀)，辅助点的姿态角q₂为(α₂,β₂,γ₂)，终点的姿态角q₄为(α₄,β₄,γ₄)；起点的角加速度ω₀为(ω_0x,ω_0y,ω_0z)，终点的角加速度ω₄为(ω_4x,ω_4y,ω_4z)。

可选的，根据起点、辅助点和终点确定的空间圆弧的位置方程可以由如下公式计算：

f(s)＝p_c+T_r·[Rcos(sθ),Rsin(sθ),0]

其中，p_c为空间圆弧的圆心，R为空间圆弧的半径，θ为空间圆弧的圆心角，s∈[0,1]为归一化参数，T_r为空间圆弧的圆心坐标系到世界坐标系的旋转矩阵。

根据圆心到三点的距离都为空间圆弧半径，联立方程，可求出圆心的空间坐标p_c，进而求得半径R；根据余弦定理和三个角之间的关系，求得起点到辅助点的圆心角θ₁和辅助点到终点的圆心角θ₂，而θ₁+θ₂即为空间圆弧的圆心角θ。

S120、根据所述空间圆弧轨迹以及预设的速度关联参数，确定所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹由所述起点移动至所述辅助点的第一时间，以及由所述辅助点移动至所述终点的第二时间。

根据上述求得的空间圆弧的圆心角和半径可以计算空间圆弧的弧长L，其中，L＝Rθ。

预设的速度关联参数是起点的线速度和线加速度信息，以及终点的线速度和线加速度信息。

根据上述空间圆弧的弧长以及预设的起点以及终点的线速度和线加速度信息，可以获得由起点移动至辅助点的第一时间t₁，以及由辅助点移动至终点的第二时间t₂，从起点到终点的移动时间t₃＝t₁+t₂。

S130、在所述空间圆弧轨迹中，确定位于所述起点以及所述辅助点之间的第一参考点，以及位于所述辅助点与所述终点之间的第二参考点，并将所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点以及所述终点作为标记点。

在本发明实施例中，可选的，为了方便计算，在起点和辅助点之间确定一个参考点，定义为第一参考点，第一参考点位于从起点运动

时间后到达的点，也即由起点移动至辅助点所经过时间的中点；在辅助点和终点之间确定另一个参考点，定义为第二参考点，第二参考点位于从辅助点运动

时间后到达的点，也即由辅助点移动至终点所经过时间的中点。特别的，当上述预设的速度关联参数中起点和终点的线速度相同，起点和终点的线加速度均为0时，也即空间轨迹为匀速运动时，第一参考点也是起点和辅助点之间的轨迹中点，第二参考点也是辅助点和终点之间的轨迹中点。

S140、根据所述第一时间、所述第二时间、所述辅助点的姿态角信息，以及起点和终点的姿态角信息和角加速度信息，生成与所述空间圆弧轨迹中任意相邻两个所述标记点分别匹配的角度样条曲线方程；根据所述角度样条曲线方程生成角速度样条曲线方程和角加速度样条曲线方程。

在本发明实施例中，可选的，根据所述第一时间、所述第二时间、所述起点和终点的角加速度信息，确定所述第一参考点、所述辅助点以及所述第二参考点的角加速度信息。根据如下公式确定所述第一参考点、所述辅助点以及所述第二参考点的角加速度信息：

Aω＝C

其中，

ω₁、ω₂、ω₃分别是所述第一参考点、所述辅助点和所述第二参考点的角加速度，q₀、q₂、q₄分别是所述起点、所述辅助点和所述终点的姿态角，v₀、v₄分别是所述起点和所述终点的角速度，ω₀、ω₄分别是所述起点和所述终点的角加速度，T₀、T₁、T₂、T₃分别是所述起点移动至所述第一参考点、所述第一参考点移动至所述辅助点、所述辅助点移动至所述第二参考点以及所述第二参考点移动至所述终点的时间，

在本发明实施例中，可选的，根据所述第一时间、所述第二时间、所述起点、辅助点和终点的姿态角信息，确定所述第一参考点以及所述第二参考点的姿态角信息。根据如下公式确定所述第一参考点以及所述第二参考点的姿态角信息：

其中，q₀、q₁、q₃、q₄分别是所述起点、所述第一参考点、所述第二参考点和所述终点的姿态角，ω₀、ω₁、ω₃、ω₄分别是所述起点、所述第一参考点、所述第二参考点和所述终点的角加速度，v₀、v₄分别是所述起点和所述终点的角速度，T₀、T₃分别是所述起点移动至所述第一参考点的时间以及所述第二参考点移动至所述终点的时间。

样条曲线拟合技术，是根据给定若干控制点，即离散点，绘制出一条近似曲线，而曲线的大致形状由这些点予以控制，并生成拟合的曲线方程。

在本发明实施例中，可选的，采用样条曲线拟合技术，根据所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点以及所述终点的姿态角信息以及角加速度信息，生成与所述空间圆弧轨迹中任意相邻两个所述标记点分别匹配的角度样条曲线方程。

根据如下公式生成与所述空间圆弧轨迹中任意相邻两个所述标记点分别匹配的角度样条曲线方程：

Q_k(t)＝a_k0+a_k1(t-tg_k)+a_k2(t-tg_k)²+a_k3(t-tg_k)³

其中，k＝0、1、2或3，Q₀(t)、Q₁(t)、Q₂(t)、Q₃(t)分别为所述起点移动至所述第一参考点、所述第一参考点移动至所述辅助点、所述辅助点移动至所述第二参考点以及所述第二参考点移动至所述终点的样条曲线方程，a_k0＝q_k，

q₀、q₁、q₂、q₃、q₄分别是所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点和所述终点的姿态角，ω₀、ω₁、ω₂、ω₃、ω₄分别是所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点和所述终点的角加速度，tg₀＝0,tg₁＝T₁,tg₂＝tg₁+T₂,tg₃＝tg₂+T₃，T₀、T₁、T₂、T₃分别是所述起点移动至所述第一参考点、所述第一参考点移动至所述辅助点、所述辅助点移动至所述第二参考点以及所述第二参考点移动至所述终点的时间。

对上述角度样条曲线方程求导，获取角速度样条曲线方程：

对上述角速度样条曲线方程再次进行求导，获取角加速度样条曲线方程：

S150、根据各所述角度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角度关联变化曲线，根据各所述角速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角速度关联变化曲线，根据各所述角加速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角加速度关联变化曲线，并根据所述角度关联变化曲线、所述角速度关联变化曲线以及所述角加速度关联变化曲线控制所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹完成圆弧移动。

根据上述角度样条曲线方程，当k分别等于0、1、2、3时，可以得到四条角度样条曲线方程，分别对应起点移动至第一参考点，第一参考点移动至辅助点，辅助点移动至第二参考点，第二参考点移动至终点，这四段轨迹，最终生成了与所述空间圆弧轨迹匹配的角度关联变化曲线。同样的，根据角速度样条曲线方程和角加速度样条曲线方程可以分别生成了与所述空间圆弧轨迹匹配的角速度关联变化曲线和与所述空间圆弧轨迹匹配的角加速度关联变化曲线。

特别的，各所述标记点的姿态角信息，分别包括：与空间坐标系中的X轴对应的第一姿态角、与所述空间坐标系中的Y轴对应的第二姿态角，以及空间坐标系中的Z轴对应的第三姿态角；各所述标记点的角加速度信息，分别包括：与空间坐标系中的X轴对应的第一角加速度、与所述空间坐标系中的Y轴对应的第二角加速度，以及空间坐标系中的Z轴对应的第三角加速度；所述任意相邻两个所述标记点的角度样条曲线方程包括：与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的三条角度样条曲线方程；所述角速度样条曲线方程包括：与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的三条角速度样条曲线方程；所述角加速度样条曲线方程包括：与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的三条角加速度样条曲线方程。

因此，如图1B所示，根据各所述角度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配，且与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的角度关联变化曲线；根据各所述角速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配，且与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的角速度关联变化曲线；根据各所述角加速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配，且与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的的角加速度关联变化曲线。其中，姿态角信息表示为(α,β,γ)，α是围绕X轴旋转的角度，也被称为Roll角，即滚转角；β是围绕Y轴旋转的角度，也被称为Pitch角，即俯仰角；γ是围绕Z轴旋转的角度，也被称为Yaw角，即偏航角。

因此，在空间圆弧运动轨迹过程中，根据所述角度关联变化曲线、所述角速度关联变化曲线以及所述角加速度关联变化曲线控制所述移动部件的姿态变化，空间圆弧轨迹以需要的姿态经过了辅助点。

本发明实施例的技术方案，通过获取到的移动部件的圆弧移动指令，生成空间圆弧轨迹；确定出轨迹运动时间后，确定出两个参考点，进而生成角度样条曲线方程，角速度样条曲线方程和角加速度样条曲线方程，并根据上述三个方程生成与空间圆弧轨迹匹配的角度关联变化曲线、角速度关联变化曲线、角加速度关联变化曲线，进而控制所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹完成圆弧移动。实现了通过辅助点位置的同时，可以以给定的姿态角通过辅助点，解决了传统移动轨迹规划中缺少对辅助点姿态的控制，避免了现有技术中在对辅助点姿态控制有要求的场景不适用的情况发生，提高了移动部件的应用范围。

实施例二

图2是本公开实施例二所提供的一种移动轨迹规划装置，可执行本公开任意实施例所提供的移动轨迹规划方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。该装置可以由软件和/或硬件实现，具体包括：空间圆弧轨迹获取模块210、移动时间获取模块220、参考点即标记点获取模块230、样条曲线方程生成模块240和拟合曲线生成模块250。

空间圆弧轨迹获取模块210，用于获取移动部件的圆弧移动指令，并获取与所述圆弧移动指令匹配的空间圆弧轨迹；圆弧移动指令包括：起点和终点的位置信息、姿态角信息和角加速度信息，以及辅助点的位置信息和姿态角信息；

移动时间获取模块220，用于根据所述空间圆弧轨迹以及预设的速度关联参数，确定所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹由所述起点移动至所述辅助点的第一时间，以及由所述辅助点移动至所述终点的第二时间；

参考点即标记点获取模块230，用于在所述空间圆弧轨迹中，确定位于所述起点以及所述辅助点之间的第一参考点，以及位于所述辅助点与所述终点之间的第二参考点，并将所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点以及所述终点作为标记点；

样条曲线方程生成模块240，用于根据所述第一时间、所述第二时间、所述辅助点的姿态角信息，以及起点和终点的姿态角信息和角加速度信息，生成与所述空间圆弧轨迹中任意相邻两个所述标记点分别匹配的角度样条曲线方程，根据所述角度样条曲线方程生成角速度样条曲线方程和角加速度样条曲线方程；

拟合曲线生成模块250，用于根据各所述角度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角度关联变化曲线，根据各所述角速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角速度关联变化曲线，根据各所述角加速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角加速度关联变化曲线，并根据所述角度关联变化曲线、所述角速度关联变化曲线以及所述角加速度关联变化曲线控制所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹完成圆弧移动。

本发明实施例的技术方案，通过获取到的移动部件的圆弧移动指令，生成空间圆弧轨迹；确定出轨迹运动时间后，确定出两个参考点，进而生成角度样条曲线方程，角速度样条曲线方程和角加速度样条曲线方程，并根据上述三个方程生成与空间圆弧轨迹匹配的角度关联变化曲线、角速度关联变化曲线、角加速度关联变化曲线，进而控制所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹完成圆弧移动。实现了通过辅助点位置的同时，可以以给定的姿态角通过辅助点，解决了传统移动轨迹规划中缺少对辅助点姿态的控制，避免了现有技术中在对辅助点姿态控制有要求的场景不适用的情况发生，提高了移动部件的应用范围。

在上述各实施例的基础上，样条曲线方程生成模块240，具体可以包括：

参考点及辅助点角加速度信息确定单元，用于根据所述第一时间、所述第二时间、所述起点和终点的角加速度信息，确定所述第一参考点、所述辅助点以及所述第二参考点的角加速度信息；

参考点姿态角信息确定单元，用于根据所述第一时间、所述第二时间、所述起点、辅助点和终点的姿态角信息，确定所述第一参考点以及所述第二参考点的姿态角信息；

样条曲线方程生成单元，用于采用样条曲线拟合技术，根据所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点以及所述终点的姿态角信息以及角加速度信息，生成与所述空间圆弧轨迹中任意相邻两个所述标记点分别匹配的角度样条曲线方程；根据所述角度样条曲线方程生成角速度样条曲线方程和角加速度样条曲线方程。

在上述各实施例的基础上，参考点及辅助点角加速度信息确定单元，具体可以用于：

根据如下公式确定所述第一参考点、所述辅助点以及所述第二参考点的角加速度信息：

Aω＝C

其中，

ω₁、ω₂、ω₃分别是所述第一参考点、所述辅助点和所述第二参考点的角加速度，q₀、q₂、q₄分别是所述起点、所述辅助点和所述终点的姿态角，v₀、v₄分别是所述起点和所述终点的角速度，ω₀、ω₄分别是所述起点和所述终点的角加速度，T₀、T₁、T₂、T₃分别是所述起点移动至所述第一参考点、所述第一参考点移动至所述辅助点、所述辅助点移动至所述第二参考点以及所述第二参考点移动至所述终点的时间。

在上述各实施例的基础上，参考点姿态角信息确定单元，具体可以用于：

根据如下公式确定所述第一参考点以及所述第二参考点的姿态角信息：

其中，q₀、q₁、q₃、q₄分别是所述起点、所述第一参考点、所述第二参考点和所述终点的姿态角，ω₀、ω₁、ω₃、ω₄分别是所述起点、所述第一参考点、所述第二参考点和所述终点的角加速度，v₀、v₄分别是所述起点和所述终点的角速度，T₀、T₃分别是所述起点移动至所述第一参考点的时间以及所述第二参考点移动至所述终点的时间。

在上述各实施例的基础上，样条曲线方程生成单元，具体可以用于：

根据如下公式生成与所述空间圆弧轨迹中任意相邻两个所述标记点分别匹配的角度样条曲线方程：

Q_k(t)＝a_k0+a_k1(t-tg_k)+a_k2(t-tg_k)²+a_k3(t-tg_k)³

其中，k＝0、1、2、3，Q₀(t)、Q₁(t)、Q₂(t)、Q₃(t)分别为所述起点移动至所述第一参考点、所述第一参考点移动至所述辅助点、所述辅助点移动至所述第二参考点以及所述第二参考点移动至所述终点的样条曲线方程，a_k0＝q_k，

q₀、q₁、q₂、q₃、q₄分别是所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点和所述终点的姿态角，ω₀、ω₁、ω₂、ω₃、ω₄分别是所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点和所述终点的角加速度，tg₀＝0,tg₁＝T₁,tg₂＝tg₁+T₂,tg₃＝tg₂+T₃，T₀、T₁、T₂、T₃分别是所述起点移动至所述第一参考点、所述第一参考点移动至所述辅助点、所述辅助点移动至所述第二参考点以及所述第二参考点移动至所述终点的时间。

在上述各实施例的基础上，移动轨迹规划装置，具体可以用于：

各所述标记点的姿态角信息，分别包括：与空间坐标系中的X轴对应的第一姿态角、与所述空间坐标系中的Y轴对应的第二姿态角，以及空间坐标系中的Z轴对应的第三姿态角；

各所述标记点的角加速度信息，分别包括：与空间坐标系中的X轴对应的第一角加速度、与所述空间坐标系中的Y轴对应的第二角加速度，以及空间坐标系中的Z轴对应的第三角加速度；

所述任意相邻两个所述标记点的角度样条曲线方程包括：与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的三条角度样条曲线方程；

所述角速度样条曲线方程包括：与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的三条角速度样条曲线方程；

所述角加速度样条曲线方程包括：与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的三条角加速度样条曲线方程。

在上述各实施例的基础上，拟合曲线生成模块250，具体可以用于：

根据各所述角度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配，且与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的角度关联变化曲线；根据各所述角速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配，且与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的角速度关联变化曲线；根据各所述角加速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配，且与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的的角加速度关联变化曲线。

上述装置可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例提供的方法。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种移动轨迹规划设备的结构示意图，如图3所示，该设备包括处理器30、存储器31、输入装置32和输出装置33；设备中处理器30的数量可以是一个或多个，图3中以一个处理器30为例；设备处理器30、存储器31、输入装置32和输出装置33可以通过总线或其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。

存储器31作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例二中的移动轨迹规划装置对应的模块(空间圆弧轨迹获取模块210、移动时间获取模块220、参考点即标记点获取模块230、样条曲线方程生成模块240和拟合曲线生成模块250)。处理器30通过运行存储在存储器31中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的移动轨迹规划方法。

存储器31可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器31可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器31可进一步包括相对于处理器30远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置32可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置33可包括显示屏等显示设备。

实施例四

本发明实施例四还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种移动轨迹规划方法，该方法包括：

获取移动部件的圆弧移动指令，并获取与所述圆弧移动指令匹配的空间圆弧轨迹；圆弧移动指令包括：起点和终点的位置信息、姿态角信息和角加速度信息，以及辅助点的位置信息和姿态角信息；

根据所述空间圆弧轨迹以及预设的速度关联参数，确定所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹由所述起点移动至所述辅助点的第一时间，以及由所述辅助点移动至所述终点的第二时间；

在所述空间圆弧轨迹中，确定位于所述起点以及所述辅助点之间的第一参考点，以及位于所述辅助点与所述终点之间的第二参考点，并将所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点以及所述终点作为标记点；

根据所述第一时间、所述第二时间、所述辅助点的姿态角信息，以及起点和终点的姿态角信息和角加速度信息，生成与所述空间圆弧轨迹中任意相邻两个所述标记点分别匹配的角度样条曲线方程，根据所述角度样条曲线方程生成角速度样条曲线方程和角加速度样条曲线方程；

根据各所述角度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角度关联变化曲线，根据各所述角速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角速度关联变化曲线，根据各所述角加速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角加速度关联变化曲线，并根据所述角度关联变化曲线、所述角速度关联变化曲线以及所述角加速度关联变化曲线控制所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹完成圆弧移动。

当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的移动轨迹规划方法中的相关操作。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

值得注意的是，上述搜索装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种移动轨迹规划方法，其特征在于，包括：

获取移动部件的圆弧移动指令，并获取与所述圆弧移动指令匹配的空间圆弧轨迹；圆弧移动指令包括：起点和终点的位置信息、姿态角信息、角速度信息和角加速度信息，以及辅助点的位置信息和姿态角信息；

根据所述空间圆弧轨迹以及预设的速度关联参数，确定所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹由所述起点移动至所述辅助点的第一时间，以及由所述辅助点移动至所述终点的第二时间；

在所述空间圆弧轨迹中，确定位于所述起点以及所述辅助点之间的第一参考点，以及位于所述辅助点与所述终点之间的第二参考点，并将所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点以及所述终点作为标记点；

根据所述第一时间、所述第二时间、所述辅助点的姿态角信息，以及起点和终点的姿态角信息、角速度信息和角加速度信息，生成与所述空间圆弧轨迹中任意相邻两个所述标记点分别匹配的角度样条曲线方程，根据所述角度样条曲线方程生成角速度样条曲线方程和角加速度样条曲线方程；

根据各所述角度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角度关联变化曲线，根据各所述角速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角速度关联变化曲线，根据各所述角加速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角加速度关联变化曲线，并根据所述角度关联变化曲线、所述角速度关联变化曲线以及所述角加速度关联变化曲线控制所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹完成圆弧移动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一时间、所述第二时间、所述辅助点的姿态角信息，以及起点和终点的姿态角信息、角速度信息和角加速度信息，生成与所述空间圆弧轨迹中任意相邻两个所述标记点分别匹配的角度样条曲线方程，根据所述角度样条曲线方程生成角速度样条曲线方程和角加速度样条曲线方程，包括：

根据所述第一时间、所述第二时间、所述起点和终点的角速度信息和角加速度信息，确定所述第一参考点、所述辅助点以及所述第二参考点的角加速度信息；

根据所述第一时间、所述第二时间、所述起点、辅助点和终点的姿态角信息，以及所述起点和终点的角速度信息，确定所述第一参考点以及所述第二参考点的姿态角信息；

采用样条曲线拟合技术，根据所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点以及所述终点的姿态角信息以及角加速度信息，生成与所述空间圆弧轨迹中任意相邻两个所述标记点分别匹配的角度样条曲线方程；根据所述角度样条曲线方程生成角速度样条曲线方程和角加速度样条曲线方程。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一时间、所述第二时间、所述起点和终点的角速度信息和角加速度信息，确定所述第一参考点、所述辅助点以及所述第二参考点的角加速度信息，包括：

根据如下公式确定所述第一参考点、所述辅助点以及所述第二参考点的角加速度信息：

Aω＝C

其中，

ω₁、ω₂、ω₃分别是所述第一参考点、所述辅助点和所述第二参考点的角加速度，q₀、q₂、q₄分别是所述起点、所述辅助点和所述终点的姿态角，v₀、v₄分别是所述起点和所述终点的角速度，ω₀、ω₄分别是所述起点和所述终点的角加速度，T₀、T₁、T₂、T₃分别是所述起点移动至所述第一参考点、所述第一参考点移动至所述辅助点、所述辅助点移动至所述第二参考点以及所述第二参考点移动至所述终点的时间。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一时间、所述第二时间、所述起点、辅助点和终点的姿态角信息，以及所述起点和终点的角速度信息，确定所述第一参考点以及所述第二参考点的姿态角信息，包括：

根据如下公式确定所述第一参考点以及所述第二参考点的姿态角信息：

其中，q₀、q₁、q₃、q₄分别是所述起点、所述第一参考点、所述第二参考点和所述终点的姿态角，ω₀、ω₁、ω₃、ω₄分别是所述起点、所述第一参考点、所述第二参考点和所述终点的角加速度，v₀、v₄分别是所述起点和所述终点的角速度，T₀、T₃分别是所述起点移动至所述第一参考点的时间以及所述第二参考点移动至所述终点的时间。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用样条曲线拟合技术，根据所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点以及所述终点的姿态角信息以及角加速度信息，生成与所述空间圆弧轨迹中任意相邻两个所述标记点分别匹配的角度样条曲线方程，包括：

根据如下公式生成与所述空间圆弧轨迹中任意相邻两个所述标记点分别匹配的角度样条曲线方程：

Q_k(t)＝a_k0+a_k1(t-tg_k)+a_k2(t-tg_k)²+a_k3(t-tg_k)³

其中，k＝0、1、2、3，Q₀(t)、Q₁(t)、Q₂(t)、Q₃(t)分别为所述起点移动至所述第一参考点、所述第一参考点移动至所述辅助点、所述辅助点移动至所述第二参考点以及所述第二参考点移动至所述终点的样条曲线方程，a_k0＝q_k，

q₀、q₁、q₂、q₃、q₄分别是所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点和所述终点的姿态角，ω₀、ω₁、ω₂、ω₃、ω₄分别是所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点和所述终点的角加速度，tg₀＝0,tg₁＝T₁,tg₂＝tg₁+T₂,tg₃＝tg₂+T₃，T₀、T₁、T₂、T₃分别是所述起点移动至所述第一参考点、所述第一参考点移动至所述辅助点、所述辅助点移动至所述第二参考点以及所述第二参考点移动至所述终点的时间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于：

各所述标记点的姿态角信息，分别包括：与空间坐标系中的X轴对应的第一姿态角、与所述空间坐标系中的Y轴对应的第二姿态角，以及空间坐标系中的Z轴对应的第三姿态角；

各所述标记点的角加速度信息，分别包括：与空间坐标系中的X轴对应的第一角加速度、与所述空间坐标系中的Y轴对应的第二角加速度，以及空间坐标系中的Z轴对应的第三角加速度；

所述任意相邻两个所述标记点的角度样条曲线方程包括：与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的三条角度样条曲线方程；

所述角速度样条曲线方程包括：与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的三条角速度样条曲线方程；

所述角加速度样条曲线方程包括：与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的三条角加速度样条曲线方程。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据各所述角度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角度关联变化曲线，根据各所述角速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角速度关联变化曲线，根据各所述角加速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角加速度关联变化曲线，包括：

根据各所述角度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配，且与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的角度关联变化曲线；根据各所述角速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配，且与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的角速度关联变化曲线；根据各所述角加速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配，且与所述空间坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴分别对应的的角加速度关联变化曲线。

8.一种移动轨迹规划装置，其特征在于，包括：

空间圆弧轨迹获取模块，用于获取移动部件的圆弧移动指令，并获取与所述圆弧移动指令匹配的空间圆弧轨迹；圆弧移动指令包括：起点和终点的位置信息、姿态角信息、角速度信息和角加速度信息，以及辅助点的位置信息和姿态角信息；

移动时间获取模块，用于根据所述空间圆弧轨迹以及预设的速度关联参数，确定所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹由所述起点移动至所述辅助点的第一时间，以及由所述辅助点移动至所述终点的第二时间；

参考点即标记点获取模块，用于在所述空间圆弧轨迹中，确定位于所述起点以及所述辅助点之间的第一参考点，以及位于所述辅助点与所述终点之间的第二参考点，并将所述起点、所述第一参考点、所述辅助点、所述第二参考点以及所述终点作为标记点；

样条曲线方程生成模块，用于根据所述第一时间、所述第二时间、所述辅助点的姿态角信息，以及起点和终点的姿态角信息、角速度信息和角加速度信息，生成与所述空间圆弧轨迹中任意相邻两个所述标记点分别匹配的角度样条曲线方程，根据所述角度样条曲线方程生成角速度样条曲线方程和角加速度样条曲线方程；

拟合曲线生成模块，用于根据各所述角度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角度关联变化曲线，根据各所述角速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角速度关联变化曲线，根据各所述角加速度样条曲线方程拟合得到与所述空间圆弧轨迹匹配的角加速度关联变化曲线，并根据所述角度关联变化曲线、所述角速度关联变化曲线以及所述角加速度关联变化曲线控制所述移动部件沿所述空间圆弧轨迹完成圆弧移动。

9.一种移动轨迹规划设备，其特征在于，所述移动轨迹规划设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的移动轨迹规划方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的移动轨迹规划方法。

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