CN110262505B - 虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法 - Google Patents

虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法 Download PDF

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Abstract

虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法，包括机器人模型、path.txt文本文档、Unity 3D引擎、运动的执行按钮、机器人模型的运动的可视化、障碍物模型、规划运动路径的轨迹、移动机器人、规划运动路径的起点、规划运动路径的结点、规划运动路径的终点、六自由度串联机器人。其具体流程步骤：求解机器人运动路径中结点；构建运动路径中结点序列；构建规划运动路径的path.txt文本文档；Unity 3D引擎读入path.txt文本文档；运动路径中结点拟合成运动轨迹；创建运动的执行按钮；机器人模型的运动的可视化及其终止判断。实现机器人按规划路径运动可视化过程，绘制所经历的运动路径中结点拟合成运动轨迹。它概念简单，实现方便，可视化性效果好，时效性高。

Description

虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法
技术领域
本发明涉及机器人可视化技术领域，尤其涉及虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法。
背景技术
当前互联网+等信息技术的飞速发展，推进了机器人在制造业和物料仓储等行业中的广泛应用。机器人包括移动机器人和六自由度串联机器人。机器人必须具备路径规划能力，且要求按所规划的路径执行操作。机器人为了避障而按所规划的路径规划运动合理性验证，一直是学术界与工程界的研究热点。
目前，机器人为了避障的而按所路径规划运动合理性验证集中在算法层次的相互对比，如遗传算法和人工势场法等算法。但是，机器人避障的路径规划运动的算法层次的相互对比的合理性验证缺乏直观性，无可视化性效果，不能确保移动机器为了避障的而按所路径规划运动合理而立即被采用，降低机器人执行端避障的路径规划方法的时效性。
发明内容
为了克服现有机器人为了避障的而按所路径规划运动合理性验证集中在算法层次的相互对比，如遗传算法和人工势场法等算法。但是，机器人避障的路径规划运动的算法层次的相互对比的合理性验证缺乏直观性，无可视化性效果，不能确保移动机器为了避障的而按所路径规划运动合理而立即被采用，降低机器人执行端避障的路径规划方法的时效性等缺陷，本发明建立机器人执行端避障的路径规划path.txt文本文档，基于虚拟现实技术，提供一种虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法。
本发明具体解决其技术问题所采用的技术解决方案是：
虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法，包括机器人模型、path.txt文本文档、Unity 3D引擎、运动的执行按钮、机器人模型的运动的可视化、障碍物模型、规划运动路径的轨迹、移动机器人、规划运动路径的起点、规划运动路径的结点、规划运动路径的终点、六自由度串联机器人。其中，规划运动路径的结点是指机器人运动中根据避免与障碍物相碰撞而求解出机器人运动需要经过的坐标点；path.txt文本文档包含规划运动路径的结点的信息；Unity 3D引擎是基于虚拟现实技术实现机器人按规划路径运动的可视化的开源软件。
虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法，具体流程步骤如下：
步骤1，求解机器人运动路径中结点：分析机器人运动特征，机器人分为移动机器人和六自由度串联机器人；根据避免与障碍物相碰撞而分别求解出移动机器人和六自由度串联机器人运动需要经过的坐标点，获得机器人运动路径中的规划运动路径的结点；
步骤2，构建运动路径中结点序列：从规划运动路径的起点开始至规划运动路径的终点，依次列出机器人避免与障碍物相碰撞求解出机器人运动需要经过的坐标点，形成运动规划运动路径的结点序列；
步骤3，构建规划运动路径的path.txt文本文档：path.txt文本文档数据库信息包括规划运动路径的起点、规划运动路径的结点、规划运动路径的终点；将path.txt文本文档直接拷贝粘贴至Unity 3D引擎的Project工程方案中，实现path.txt文本文档导入至Unity3D引擎；
步骤4，Unity 3D引擎读入path.txt文本文档：先将机器人模型导入至Unity 3D引擎中，再构建Unity 3D引擎和path.txt文本文档链接；构建Unity 3D引擎和path.txt文本文档链接的程序执行语句是path＝Application.dataPath+"/path.txt"，其中path＝表示Unity 3D引擎指定读入路径，Application.dataPath是Unity 3D引擎中组件代号，"/path.txt"是Unity 3D引擎指定读入路径所指向的文件名称是path.txt；
步骤5，运动路径中结点拟合成运动轨迹：拟合path.txt文本文档数据库信息所包括规划运动路径的起点、规划运动路径的结点、规划运动路径的终点的所有点；
步骤6，创建运动的执行按钮：在Unity 3D引擎创建运动的按钮，对按钮编写程序，实现按钮执行机器人运动的功能；
步骤7，机器人模型的运动的可视化及其终止判断：判断条件为机器人模型的运动是否遍历到终点；机器人模型的运动是否遍历到终点的程序执行语句是for(int i＝0；i<list.Count；i++)，其中for表示循环语句，int整数型变量设置，list.Count表示拟合path.txt文本文档数据库信息所包括规划运动路径的起点204、规划运动路径的结点205、规划运动路径的终点的所有点的总数量，(int i＝0；i<list.Count；i++)表示循环条件；如果机器人模型的运动已遍历到终点，则机器人模型的运动可视化过程终止，获得所经历的运动路径中结点拟合成运动轨迹；如果机器人模型的运动未遍历到终点，Unity 3D引擎显示机器人模型的的运动的可视化过程，并绘制所经历的运动路径中结点拟合成运动轨迹；绘制所经历的运动路径中结点拟合成运动轨迹的程序执行语句是drawLine＝new Vector3[list.Count+1]，drawLine＝表示Unity 3D引擎按线段折线形式将运动路径中结点拟合成运动轨迹，new Vector3[list.Count+1]是中组件代号。
本发明的有益效果是，建立机器人执行端避障的路径规划path.txt文本文档，基于虚拟现实技术，提供了一种虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法，解决了目前机器人为了避障的而按所路径规划运动合理性验证集中在算法层次的相互对比，如遗传算法和人工势场法等算法。但是，机器人避障的路径规划运动的算法层次的相互对比的合理性验证缺乏直观性，无可视化性效果，不能确保移动机器为了避障的而按所路径规划运动合理而立即被采用，降低机器人执行端避障的路径规划方法的时效性等问题。它概念简单，实现方便，可视化性效果好，时效性高，适应于机器人避障的路径规划智能制造行业实际需求。
附图说明
图1为本发明虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法的流程图；
图2为本发明虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法的移动机器人按规划路径运动可视化效果图；
图3为本发明虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法的六自由度串联机器人按规划路径运动可视化效果图。
图中201.障碍物模型，202.规划运动路径的轨迹，203.移动机器人，204.规划运动路径的起点，205.规划运动路径的结点，301.六自由度串联机器人。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明专利作进一步地说明：
本发明所提供的虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法，包括机器人模型、path.txt文本文档、Unity 3D引擎、运动的执行按钮、机器人模型的运动的可视化、障碍物模型201、规划运动路径的轨迹202、移动机器人203、规划运动路径的起点204、规划运动路径的结点205、规划运动路径的终点、六自由度串联机器人301。其中，规划运动路径的结点是指机器人运动中根据避免与障碍物相碰撞而求解出机器人运动需要经过的坐标点；path.txt文本文档包含规划运动路径的结点205的信息；Unity 3D引擎是基于虚拟现实技术实现机器人按规划路径运动的可视化的开源软件。
虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法，具体流程步骤如下：
步骤1，求解机器人运动路径中结点：分析机器人运动特征，机器人运动分为移动机器人203和六自由度串联机器人301；根据避免与障碍物相碰撞而分别求解出移动机器人203和六自由度串联机器人301运动需要经过的坐标点，获得机器人运动路径中的规划运动路径的结点205；
步骤2，构建运动路径中结点序列：从规划运动路径的起点204开始至规划运动路径的终点，依次列出机器人避免与障碍物相碰撞求解出机器人运动需要经过的坐标点，形成运动规划运动路径的结点205序列；
步骤3，构建规划运动路径的path.txt文本文档：path.txt文本文档数据库信息包括规划运动路径的起点204、规划运动路径的结点205、规划运动路径的终点；将path.txt文本文档直接拷贝粘贴至Unity 3D引擎的Project工程方案中，实现path.txt文本文档导入至Unity 3D引擎；
步骤4，Unity 3D引擎读入path.txt文本文档：先将机器人模型导入至Unity 3D引擎中，再构建Unity 3D引擎和path.txt文本文档链接；构建Unity 3D引擎和path.txt文本文档链接的程序执行语句是path＝Application.dataPath+"/path.txt"，其中path＝表示Unity 3D引擎指定读入路径，Application.dataPath是Unity 3D引擎中组件代号，"/path.txt"是Unity 3D引擎指定读入路径所指向的文件名称是path.txt；
步骤5，运动路径中结点拟合成运动轨迹：拟合path.txt文本文档数据库信息所包括规划运动路径的起点204、规划运动路径的结点205、规划运动路径的终点的所有点；
步骤6，创建运动的执行按钮：在Unity 3D引擎创建运动的按钮，对按钮编写程序，实现按钮执行机器人运动的功能；
步骤7，机器人模型的运动的可视化及其终止判断：判断条件为机器人模型的运动是否遍历到终点；机器人模型的运动是否遍历到终点的程序执行语句是for(int i＝0；i<list.Count；i++)，其中for表示循环语句，int整数型变量设置，list.Count表示拟合path.txt文本文档数据库信息所包括规划运动路径的起点204、规划运动路径的结点205、规划运动路径的终点的所有点的总数量，(int i＝0；i<list.Count；i++)表示循环条件；如果机器人模型的运动已遍历到终点，则机器人模型的运动可视化过程终止，获得所经历的运动路径中结点拟合成运动轨迹；如果机器人模型的运动未遍历到终点，Unity 3D引擎显示机器人模型的的运动的可视化过程，并绘制所经历的运动路径中结点拟合成运动轨迹；绘制所经历的运动路径中结点拟合成运动轨迹的程序执行语句是drawLine＝new Vector3[list.Count+1]，drawLine＝表示Unity 3D引擎按线段折线形式将运动路径中结点拟合成运动轨迹，new Vector3[list.Count+1]是中组件代号。
每当需要可视化虚拟现实中机器人按规划路径运动时，机器人模型放置可视化虚拟场景中，当为移动机器人203时，点击运动的执行按钮，实现移动机器人203运动可视化过程，附图2；当为六自由度串联机器人301，点击运动的执行按钮，根据机器人模型的运动的可视化及其终止判断，实现六自由度串联机器人301运动可视化过程，附图3。

Claims (1)

1.虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法，包括机器人模型、path.txt文本文档、Unity 3D引擎、运动的执行按钮、机器人模型的运动的可视化、障碍物模型(201)、规划运动路径的轨迹(202)、移动机器人(203)、规划运动路径的起点(204)、规划运动路径的结点(205)、规划运动路径的终点、六自由度串联机器人(301)，其特征在于，规划运动路径的结点是指机器人运动中根据避免与障碍物相碰撞而求解出机器人运动需要经过的坐标点；path.txt文本文档包含规划运动路径的结点(205)的信息；Unity 3D引擎是基于虚拟现实技术实现机器人按规划路径运动的可视化的开源软件；虚拟现实中机器人按规划路径运动可视化方法，具体流程步骤如下：
步骤1，求解机器人运动路径中结点：分析机器人运动特征，机器人运动分为移动机器人(203)和六自由度串联机器人(301)；根据避免与障碍物相碰撞而分别求解出移动机器人(203)和六自由度串联机器人(301)运动需要经过的坐标点，获得机器人运动路径中的规划运动路径的结点(205)；
步骤2，构建运动路径中结点序列：从规划运动路径的起点(204)开始至规划运动路径的终点，依次列出机器人避免与障碍物相碰撞求解出机器人运动需要经过的坐标点，形成运动规划运动路径的结点(205)序列；
步骤3，构建规划运动路径的path.txt文本文档：path.txt文本文档数据库信息包括规划运动路径的起点(204)、规划运动路径的结点(205)、规划运动路径的终点；将path.txt文本文档直接拷贝粘贴至Unity 3D引擎的Project工程方案中，实现path.txt文本文档导入至Unity 3D引擎；
步骤4，Unity 3D引擎读入path.txt文本文档：先将机器人模型导入至Unity 3D引擎中，再构建Unity 3D引擎和path.txt文本文档链接；构建Unity 3D引擎和path.txt文本文档链接的程序执行语句是path＝Application.dataPath+"/path.txt"，其中path＝表示Unity 3D引擎指定读入路径，Application.dataPath是Unity 3D引擎中组件代号，"/path.txt"是Unity 3D引擎指定读入路径所指向的文件名称是path.txt；
步骤5，运动路径中结点拟合成运动轨迹：拟合path.txt文本文档数据库信息所包括规划运动路径的起点(204)、规划运动路径的结点(205)、规划运动路径的终点的所有点；
步骤6，创建运动的执行按钮：在Unity 3D引擎创建运动的按钮，对按钮编写程序，实现按钮执行机器人运动的功能；
步骤7，机器人模型的运动的可视化及其终止判断：判断条件为机器人模型的运动是否遍历到终点；机器人模型的运动是否遍历到终点的程序执行语句是for(int i＝0；i<list.Count；i++)，其中for表示循环语句，int整数型变量设置，list.Count表示拟合path.txt文本文档数据库信息所包括规划运动路径的起点204、规划运动路径的结点205、规划运动路径的终点的所有点的总数量，(int i＝0；i<list.Count；i++)表示循环条件；如果机器人模型的运动已遍历到终点，则机器人模型的运动可视化过程终止，获得所经历的运动路径中结点拟合成运动轨迹；如果机器人模型的运动未遍历到终点，Unity 3D引擎显示机器人模型的运动的可视化过程，并绘制所经历的运动路径中结点拟合成运动轨迹；绘制所经历的运动路径中结点拟合成运动轨迹的程序执行语句是drawLine＝new Vector3[list.Count+1]，drawLine＝表示Unity 3D引擎按线段折线形式将运动路径中结点拟合成运动轨迹，new Vector3[list.Count+1]是中组件代号。
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