CN110625612A - 基于ros的可视化带电作业机器人碰撞检测方法 - Google Patents

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郭毓
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张冕
肖潇
吴钧浩
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    • B25J19/0095—Means or methods for testing manipulators
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Abstract

本发明公开了一种基于ROS的可视化带电作业机器人碰撞检测方法，包括以下步骤：建立带电作业机械臂模型；对带电作业机械臂模型构建碰撞检测包围盒，进行碰撞检测。本发明通过构建层次包围盒完成碰撞检测，该种构建方法提高了碰撞检测精度，且避免浪费机器臂有限的活动空间；此外通过建模并配置机械臂关节运动参数，使模型符合实际机械臂的运动位姿，并将模型导入至ROS平台，使得能更直观的观察机械臂是否发生碰撞，进而对本发明的检测方法有直观的验证。

Description

基于ROS的可视化带电作业机器人碰撞检测方法
技术领域
本发明属于带电作业机器人碰撞检测领域，特别是一种基于ROS的可视化带电作业机器人碰撞检测方法。
背景技术
随着机器人技术的蓬勃发展，机器人在现代生产生活中的地位越来越重要。将带电作业机器人引入到电力产业中，代替人工进行电力维护检修工作，可以有效避免带电作业时人员伤亡事故的发生，并且能极大提高电力维护检修的作业效率。
采用机器人进行带电作业，作业人员可利用视觉系统采集并反馈的工作环境信息，远程监控机器人，完成带电作业。然而，在带电作业现场，环境较为复杂，设备器具较多，不易与背景环境区分，单一采用视觉方式难以对作业环境和目标进行全方位高精度的测量。在对机械臂进行任务规划时，由于两个机械臂存在重合的工作空间，因此如何避免两个机械臂之间及其工具之间发生碰撞的研究是必须的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于ROS的可视化带电作业机器人碰撞检测方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：基于ROS的可视化带电作业机器人碰撞检测方法，包括以下步骤：
步骤1、建立带电作业机械臂模型；
步骤2、对带电作业机械臂模型构建碰撞检测包围盒，进行碰撞检测。
进一步地，步骤1所述建立带电作业机械臂模型，具体为：
步骤1-1、利用三维软件加载实际带电作业机械臂的三维模型；
步骤1-2、在三维模型基础上配置机械臂关节参数以使其符合实际带电作业机械臂的运动位姿；
步骤1-3、将三维模型文件转成urdf文件，并导入ROS中使用。
进一步地，步骤2所述对带电作业机械臂模型构建碰撞检测包围盒，进行碰撞检测，具体为：
步骤2-1、对两个带电作业机械臂模型分别构建相应的碰撞检测包围盒，分别作为两个带电作业机械臂的初始节点；
步骤2-2、判断该节点是否为叶子节点，若是，将其指定为三角面片，结束碰撞检测包围盒的构建，并执行步骤2-4；反之，则构建指定类型的碰撞检测包围盒，并执行步骤2-3；
步骤2-3、针对非叶子节点，计算碰撞检测包围盒分割平面和分割点，将非叶子节点分割为左右两个子集，将左子集作为左子节点，右子集作为右子节点，并返回步骤2-2。
步骤2-4、判断两个机械臂之间是否有重叠的碰撞检测包围盒，若有，表示发生碰撞，反之表示未发生碰撞。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)将带电作业机械臂的URDF文件导入ROS平台，显示机械臂的三维模型，从而可以更直观的观察两个机械臂运动过程中是否发生碰撞，对本发明采用的碰撞检测算法有直观的验证；2)采用基于AABB与OBB的混合层次包围盒算法，对带电作业机械臂构建层次包围盒，完成碰撞检测，这种构建方法提高了碰撞检测的精度，且避免浪费机器臂有限的活动空间；3)计算碰撞检测包围盒分割平面和分割点以将非叶子节点分割为左右两个子集时，采用平均值法，得到的子节点的包围盒更小，提高了碰撞检测的速度。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明基于ROS的可视化带电作业机器人碰撞检测方法中构建包围盒的流程图。
图2为本发明基于ROS的可视化带电作业机器人碰撞检测技术层次包围树结构图。
具体实施方式
本发明基于ROS的可视化带电作业机器人碰撞检测方法，包括以下步骤：
步骤1、建立带电作业机械臂模型；
步骤2、对带电作业机械臂模型构建碰撞检测包围盒，进行碰撞检测。
进一步地，在其中一个实施例中，步骤1中建立带电作业机械臂模型，具体为：
步骤1-1、利用三维软件如solidworks加载实际带电作业机械臂的三维模型；
步骤1-2、在三维模型基础上配置机械臂关节参数以使其符合实际带电作业机械臂的运动位姿；
步骤1-3、将三维模型文件转成urdf文件，并导入ROS中使用。
进一步地，步骤1-2所述配置机械臂关节参数包括：运动角度范围、角速度范围、角加速度范围。
进一步地，在其中一个实施例中，结合图1和图2，步骤2中对带电作业机械臂模型构建碰撞检测包围盒，进行碰撞检测，具体为：
步骤2-1、对两个带电作业机械臂模型分别构建相应的碰撞检测包围盒，分别作为两个带电作业机械臂的初始节点；
步骤2-2、判断该节点是否为叶子节点，若是，将其指定为三角面片，结束碰撞检测包围盒的构建，并执行步骤2-4；反之，则构建指定类型的碰撞检测包围盒，并执行步骤2-3；
步骤2-3、针对非叶子节点，计算碰撞检测包围盒分割平面和分割点，将非叶子节点分割为左右两个子集，将左子集作为左子节点，右子集作为右子节点，并返回步骤2-2。
步骤2-4、判断两个机械臂之间是否有重叠的碰撞检测包围盒，若有，表示发生碰撞，反之表示未发生碰撞。
进一步地，在其中一个实施例中，步骤2-2构建指定类型的包围盒，具体为：
针对根节点，构建AABB型包围盒；
针对其他非叶子节点，构建OBB型包围盒。
进一步地，在其中一个实施例中，步骤2-2计算包围盒分割平面和分割点具体采用平均值法，具体为：将组成节点的所有基本几何元素投影到分裂轴上，然后将投影值取平均，由此得到的子节点的包围盒更小，提高了整个碰撞检测的速度。
本发明通过构建层次包围盒完成碰撞检测，该种构建方法提高了碰撞检测精度，避免浪费机器臂有限的活动空间；此外通过建模并导入ROS平台，使得能更直观的观察机械臂是否发生碰撞，进而对本发明的检测方法有直观的验证。

Claims (6)

1.基于ROS的可视化带电作业机器人碰撞检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、建立带电作业机械臂模型；
步骤2、对带电作业机械臂模型构建碰撞检测包围盒，进行碰撞检测。
2.根据权利要求1所述的基于ROS的可视化带电作业机器人碰撞检测方法，其特征在于，步骤1所述建立带电作业机械臂模型，具体为：
步骤1-1、利用三维软件加载实际带电作业机械臂的三维模型；
步骤1-2、在三维模型基础上配置机械臂关节参数以使其符合实际带电作业机械臂的运动位姿；
步骤1-3、将三维模型文件转成urdf文件，并导入ROS中使用。
3.根据权利要求2所述的基于ROS的可视化带电作业机器人碰撞检测方法，其特征在于，步骤1-2所述配置机械臂关节参数包括：运动角度范围、角速度范围、角加速度范围。
4.根据权利要求1所述的基于ROS的可视化带电作业机器人碰撞检测方法，其特征在于，步骤2所述对带电作业机械臂模型构建碰撞检测包围盒，进行碰撞检测，具体为：
步骤2-1、对两个带电作业机械臂模型分别构建相应的碰撞检测包围盒，分别作为两个带电作业机械臂的初始节点；
步骤2-2、判断该节点是否为叶子节点，若是，将其指定为三角面片，结束碰撞检测包围盒的构建，并执行步骤2-4；反之，则构建指定类型的碰撞检测包围盒，并执行步骤2-3；
步骤2-3、针对非叶子节点，计算碰撞检测包围盒分割平面和分割点，将非叶子节点分割为左右两个子集，将左子集作为左子节点，右子集作为右子节点，并返回步骤2-2。
步骤2-4、判断两个机械臂之间是否有重叠的碰撞检测包围盒，若有，表示发生碰撞，反之表示未发生碰撞。
5.根据权利要求4所述的基于ROS的可视化带电作业机器人碰撞检测方法，其特征在于，步骤2-2所述构建指定类型的包围盒，具体为：
针对根节点，构建AABB型包围盒；
针对其他非叶子节点，构建OBB型包围盒。
6.根据权利要求4所述的基于ROS的可视化带电作业机器人碰撞检测方法，其特征在于，步骤2-2计算包围盒分割平面和分割点具体采用平均值法，具体为：将组成节点的所有基本几何元素投影到分裂轴上，然后将投影值取平均。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113319891A (zh) * 2021-01-28 2021-08-31 山东硅步机器人技术有限公司 一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102773853A (zh) * 2012-07-10 2012-11-14 北京航空航天大学 面向双臂工程机械的属具位置操控及自避碰监控方法
CN106493708A (zh) * 2016-12-09 2017-03-15 南京理工大学 一种基于双机械臂和辅助臂的带电作业机器人控制系统
CN106625662A (zh) * 2016-12-09 2017-05-10 南京理工大学 一种基于虚拟现实带电作业机械臂防碰撞保护方法
CN107803831A (zh) * 2017-09-27 2018-03-16 杭州新松机器人自动化有限公司 一种aoaae层次包围盒碰撞检测方法
US20180250818A1 (en) * 2017-03-06 2018-09-06 Canon Kabushiki Kaisha Teaching method for teaching operations to a plurality of robots and teaching system used therefor
CN108818530A (zh) * 2018-06-12 2018-11-16 西安交通大学 基于改进rrt算法的机械臂抓取散乱堆放活塞运动规划方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102773853A (zh) * 2012-07-10 2012-11-14 北京航空航天大学 面向双臂工程机械的属具位置操控及自避碰监控方法
CN106493708A (zh) * 2016-12-09 2017-03-15 南京理工大学 一种基于双机械臂和辅助臂的带电作业机器人控制系统
CN106625662A (zh) * 2016-12-09 2017-05-10 南京理工大学 一种基于虚拟现实带电作业机械臂防碰撞保护方法
US20180250818A1 (en) * 2017-03-06 2018-09-06 Canon Kabushiki Kaisha Teaching method for teaching operations to a plurality of robots and teaching system used therefor
CN107803831A (zh) * 2017-09-27 2018-03-16 杭州新松机器人自动化有限公司 一种aoaae层次包围盒碰撞检测方法
CN108818530A (zh) * 2018-06-12 2018-11-16 西安交通大学 基于改进rrt算法的机械臂抓取散乱堆放活塞运动规划方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
赵鑫: "基于包围盒与粒子群的碰撞检测算法研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士）》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113319891A (zh) * 2021-01-28 2021-08-31 山东硅步机器人技术有限公司 一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法

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