CN113988482A - 基于互联网数据链的三维空间轨迹路径自动匹配生成系统 - Google Patents

基于互联网数据链的三维空间轨迹路径自动匹配生成系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于互联网数据链的三维空间轨迹路径自动匹配生成系统，用于解决现有的工业机器人轨迹路径生成系统存在不能根据三维空间生成轨迹路径，导致工业机器人的运动效率低的问题；本发明是通过数据链接收三维空间轨迹匹配信令并进行解析得到轨迹匹配信息，通过路径生成模块对轨迹匹配信息进行处理以得到多个运动路径；根据请求端的参数信息分析每个运动路径对应的执径值，将执径值最小的运动路径标记为结果路径并反馈；通过路径生成模块对轨迹匹配信息进行分析以便于合理的选取对应的轨迹路径，使得工业机器人更好的执行轨迹路径，进而提高运动效率。

Description

基于互联网数据链的三维空间轨迹路径自动匹配生成系统
技术领域
本发明涉及轨迹路径生成技术领域，具体为基于互联网数据链的三维空间轨迹路径自动匹配生成系统。
背景技术
轨迹路径是工业机器人控制的一个重要方面，轨迹路径的规划的好坏直接影响机器人在作业时的运动效率；现有的工业机器人轨迹路径生成系统存在不能根据三维空间生成轨迹路径，导致工业机器人不能根据三维空间数据合理的生成轨迹路径，进而影响工业机器人的运动效率。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决现有的工业机器人轨迹路径生成系统存在不能根据三维空间生成轨迹路径，导致工业机器人的运动效率低的问题，而提出基于互联网数据链的三维空间轨迹路径自动匹配生成系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于互联网数据链的三维空间轨迹路径自动匹配生成系统，包括请求端、分析端和采集端；所述采集端用于采集请求端所处三维空间的空间数据并建立空间计算模型；所述分析端包括接收反馈模块、信息处理模块、数据库和路径生成模块；
所述接收反馈模块用于接收请求端通过数据链发送的三维空间轨迹匹配信令并进行解析以得到轨迹匹配信息，将轨迹匹配信息发送至信息处理模块；接收匹配路径或结果路径并发送至请求端；其中轨迹匹配信息包括起始位置数据、终点位置数据；请求端接收到匹配路径或结果路径后并执行；
所述信息处理模块用于对轨迹匹配信息进行匹配处理，具体处理过程为：生成轨迹匹配信息对应的路径匹配信令并发送至数据库；接收数据库反馈的匹配结果；当接收到的匹配结果为匹配路径，则将匹配路径发送至接收反馈模块；当接收到的匹配结果为未检索到指令时，将其与轨迹匹配信息发送至路径生成模块；
所述数据库接收到路径匹配信令后，将轨迹匹配信息与路径存储单元内所有存储的轨迹匹配信息进行匹配，当路径存储单元存在与之完全相同的轨迹匹配信息时，将该路径存储单元内存储的轨迹匹配信息对应结果路径标记为匹配路径并反馈至信息处理模块；当路径存储单元内不存在与之完全相同的轨迹匹配信息时，生成未检索到指令并反馈；
所述路径生成模块用于接收未检索到指令和轨迹匹配信息并进行处理，具体处理过程为：
当接收到未检索到指令时，向数据库发送信息获取信令以获取请求端的参数信息和对应的三维方格模型；
对三维方格模型和轨迹匹配信息进行处理以得到多个运动路径；
根据请求端的参数信息分析每个运动路径对应的执径值，将执径值最小的运动路径标记为结果路径，将结果路径同时发送至接收反馈模块和数据库内；数据库接收到结果路径后将其与对应的轨迹匹配信息建立存储在路径存储单元内。
作为本发明的一种优选实施方式，所述采集端还用于对空间计算模型进行处理，具体处理过程为：将空间计算模型等体积分为若干个方格并对方格进行标记为空方格和实方格，以得到三维方格模型；将三维方格模型发送至数据库内。
作为本发明的一种优选实施方式，对三维方格模型和轨迹匹配信息进行处理的具体过程为：将起始位置数据和终点位置数据分别对应标记在三维方格模型的空方格内以得到起始空方格和终点空方格；从起始空方格依次向终点空方格连线得到运动路径；
根据请求端的参数信息分析每个运动路径对应的执径值的具体过程为：统计运动路径对应X轴、Y轴、Z轴方向的空白格数量以得到数量一、数量二和数量三并标记为M1、M2和M3；将请求端移动X轴空白格距离对应的耗电量和时间标记为D1和F1，请求端移动Y轴空白格距离对应的耗电量和时间标记为D2和F2，请求端移动Z轴空白格距离对应的耗电量和时间标记为D3和F3；提取数量、耗电量和时间的数值；利用公式
Figure 6584DEST_PATH_IMAGE002
得到运动路径的耗时值ZJ；其中，bg1和bg2均为预设权重系数；再统计运动路径的拐向点的数量并标记为GX；将耗时值与拐向点的数量进行归一化处理并取两者归一化处理后的数值；利用公式PW=GX×p1+ZJ×p2得到执径值PW，其中，p1和p2均为预设权重因子；
作为本发明的一种优选实施方式，所述请求端接收到匹配路径或结果路径后并执行的具体过程为：统计匹配路径或结果路径对应X轴、Y轴、Z轴方向上的空白格数量将其分别乘以空白格对应的距离得到X轴、Y轴、Z轴对应的移动间距；请求端为工业机器人，将X轴、Y轴、Z轴对应的移动间距转换为工业机器人对应机械臂的升降高度及旋转角度。
作为本发明的一种优选实施方式，所述数据库内还包括注册单元，注册单元用于使用者提交请求端的设备信息进行注册，将注册成功的设备信息进行存储，同时与该请求端进行用于通信的数据链；其中，设备信息包括请求端的通信IP、三维方向对应移动空白格距离的耗电量和时间。
作为本发明的一种优选实施方式，所述路径生成模块内还包括信令处理单元，所述信令处理单元用于统计路径生成模块接收到轨迹匹配信息的数量，当数量大于设定阈值时，将超过设定阈值的轨迹匹配信息标记为待分配信息；向数据库发送轨迹匹配信息对应的路径获取信令以获取路径端的路优值；将路径端依据路优值由大到小进行排序，从前至后依次选取与待分配信息数量相等的路径端，将其标记为分配端，将待分配信息和三维方格模型依次发送至对应分配端，通过分配端对待分配信息进行处理以得到运动路径和对应的执径值并反馈至路径生成模块。
所述数据库还包括采集分析模块，采集分析模块包括采集单元、处理单元和存储单元；采集单元用于采集路径端的参数信息并发送至处理单元；其中参数信息包括路径端接收待分配信息的总次数以及对应接收到待分配信息的第一时刻以及反馈运动路径和对应的执径值的第二时刻；处理单元对路径端的参数信息进行处理，将第一时刻与第二时刻进行时刻差进行处理得到单次处理时长；将所有的单次处理时长进行求和并取均值得到反效时长并标记为MS1；将总次数标记为MS2；设定反效时长和总次数对应的系数为qa1和qa2；提取反效时长和总次数的数值，代入公式LD=MS1×qa1+MS2×qa2得到路径端的处效值LD；当路径端初始注册没有参数信息时，处效值取值为零；处理单元还用于接收路径获取信令，对路径获取信令进行解析以得到对应请求端的位置，将该位置与路径端的位置进行位置差计算得到传距值并标记为CJ；将传距值与处效值进行归一化处理并取两者的数值，将两者的数值分别乘以对应的权重得到路径端的路优值并反馈；存储单元用于存储路径端的注册信息以及处效值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过数据链接收三维空间轨迹匹配信令并进行解析得到轨迹匹配信息，再通过信息处理模块对轨迹匹配信息进行匹配处理，当直接匹配到对应的轨迹路径时，直接反馈匹配路径或结果路径，以便于依据路径进行执行；当未匹配到时，通过路径生成模块对轨迹匹配信息进行处理，向数据库发送信息获取信令以获取请求端的参数信息和对应的三维方格模型；对三维方格模型和轨迹匹配信息进行处理以得到多个运动路径；根据请求端的参数信息分析每个运动路径对应的执径值，将执径值最小的运动路径标记为结果路径并反馈；通过路径生成模块对轨迹匹配信息进行分析以便于合理的选取对应的轨迹路径，以便于工业机器人更好的执行轨迹路径；
2、本发明通过信令处理单元统计并将超过设定阈值的轨迹匹配信息合理的分配到对应的分配端进行处理，从而减少路径生成模块的数据处理压力，提高信息的处理效率，避免轨迹匹配信息过多，造成路径生成模块无法及时处理和反馈，影响使用。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的三维方格模型的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，基于互联网数据链的三维空间轨迹路径自动匹配生成系统，包括请求端、分析端、采集端及分配端；请求端为工业机器人或者多轴机械手臂等，用于将物品从三维空间的某一处移动到另一处；
采集端采集请求端所处三维空间的空间数据并建立空间计算模型，将空间计算模型等体积分为若干个方格并对方格进行标记为空方格和实方格，以得到三维方格模型1；将三维方格模型1发送至数据库内；采集端包括高清摄像头、测距传感器、处理器等用于采集三维空间内空间数据的仪器；
分析端包括接收反馈模块、信息处理模块、数据库和路径生成模块；
接收反馈模块接收请求端通过数据链发送的三维空间轨迹匹配信令并进行解析以得到轨迹匹配信息，将轨迹匹配信息发送至信息处理模块；接收匹配路径或结果路径并发送至请求端；其中，轨迹匹配信息包括起始位置数据、终点位置数据；请求端接收到匹配路径或结果路径后并执行，具体为：统计匹配路径或结果路径对应X轴、Y轴、Z轴方向上的空白格数量将其分别乘以空白格对应的距离得到X轴、Y轴、Z轴对应的移动间距；请求端为工业机器人，将X轴、Y轴、Z轴对应的移动间距转换为工业机器人对应机械臂的升降高度及旋转角度；
信息处理模块对轨迹匹配信息进行匹配处理，具体处理过程为：生成轨迹匹配信息对应的路径匹配信令并发送至数据库；接收数据库反馈的匹配结果；当接收到的匹配结果为匹配路径，则将匹配路径发送至接收反馈模块；当接收到的匹配结果为未检索到指令时，将其与轨迹匹配信息发送至路径生成模块；
数据库接收到路径匹配信令后，将轨迹匹配信息与路径存储单元内所有存储的轨迹匹配信息进行匹配，当路径存储单元存在与之完全相同的轨迹匹配信息时，将该路径存储单元内存储的轨迹匹配信息对应结果路径标记为匹配路径并反馈至信息处理模块；当路径存储单元内不存在与之完全相同的轨迹匹配信息时，生成未检索到指令并反馈；
路径生成模块用于接收未检索到指令和轨迹匹配信息并进行处理，具体处理过程为：
当接收到未检索到指令时，向数据库发送信息获取信令以获取请求端的参数信息和对应的三维方格模型1；
请参阅图2所示，对三维方格模型1和轨迹匹配信息进行处理以得到多个运动路径，具体为：将起始位置数据和终点位置数据分别对应标记在三维方格模型1的空方格3内以得到起始空方格4和终点空方格5；从起始空方格4依次向终点空方格5连线得到运动路径，三维方格模型由若干个实方格2和空方格3组成；如起始空方格4到终点空方格5包括第一运动路径6、第二运动路径7和第三运动路径8；运动路径还包括拐向点，如第二运动路径7由X轴方向切换至Y轴方向的交界处为第一拐向点71，再由Y轴方向切换至Z轴方向的交界处为第二拐向点72；
根据请求端的参数信息分析每个运动路径对应的执径值，具体为：统计运动路径对应X轴、Y轴、Z轴方向的空白格数量以得到数量一、数量二和数量三并标记为M1、M2和M3；将请求端移动X轴空白格距离对应的耗电量和时间标记为D1和F1，请求端移动Y轴空白格距离对应的耗电量和时间标记为D2和F2，请求端移动Z轴空白格距离对应的耗电量和时间标记为D3和F3；提取数量、耗电量和时间的数值；利用公式
Figure DEST_PATH_IMAGE004
得到运动路径的耗时值ZJ；其中，bg1和bg2均为预设权重系数；再统计运动路径的拐向点的数量并标记为GX；将耗时值与拐向点的数量进行归一化处理并取两者归一化处理后的数值；利用公式PW=GX×p1+ZJ×p2得到执径值PW，其中，p1和p2均为预设权重因子；p1和p2的取值可以为0.6、0.4；
将执径值最小的运动路径标记为结果路径，将结果路径同时发送至接收反馈模块和数据库内；数据库接收到结果路径后将其与对应的轨迹匹配信息建立存储在路径存储单元内；
路径生成模块内还包括信令处理单元，信令处理单元用于统计路径生成模块接收到轨迹匹配信息的数量，当数量大于设定阈值时，将超过设定阈值的轨迹匹配信息标记为待分配信息；向数据库发送轨迹匹配信息对应的路径获取信令以获取路径端的路优值；将路径端依据路优值由大到小进行排序，从前至后依次选取与待分配信息数量相等的路径端，将其标记为分配端，将待分配信息和三维方格模型1依次发送至对应分配端，通过分配端对待分配信息进行处理以得到运动路径和对应的执径值并反馈至路径生成模块；
数据库内还包括注册单元、路径存储单元和采集分析模块；
注册单元用于使用者提交请求端的设备信息进行注册，将注册成功的设备信息进行存储，同时与该请求端进行用于通信的数据链；其中，设备信息包括请求端的通信IP、三维方向对应移动空白格距离的耗电量和时间；
采集分析模块包括采集单元、处理单元和存储单元；采集单元用于采集路径端的参数信息并发送至处理单元；其中参数信息包括路径端接收待分配信息的总次数以及对应接收到待分配信息的第一时刻以及反馈运动路径和对应的执径值的第二时刻；
处理单元对路径端的参数信息进行处理，将第一时刻与第二时刻进行时刻差进行处理得到单次处理时长；将所有的单次处理时长进行求和并取均值得到反效时长并标记为MS1；将总次数标记为MS2；设定反效时长和总次数对应的系数为qa1和qa2；取值可以为1.33、0.79；
提取反效时长和总次数的数值，代入公式LD=MS1×qa1+MS2×qa2得到路径端的处效值LD；当路径端初始注册没有参数信息时，处效值取值为零；处理单元还用于接收路径获取信令，对路径获取信令进行解析以得到对应请求端的位置，将该位置与路径端的位置进行位置差计算得到传距值并标记为CJ；将传距值与处效值进行归一化处理并取两者的数值，将两者的数值分别乘以对应的权重得到路径端的路优值并反馈，路优值的计算公式具体为LY=LD×va1-CJ×va2得到路优值LY；其中，va1为处效值对应的权重，va1为传距值对应的权重，取值可以为0.7、0.3；
存储单元用于存储路径端的注册信息以及处效值和路径端的注册信息，其中路径端为电脑终端或具有数据处理功能的智能设备，注册信息包括型号、位置以及通信号码等；
本发明在使用时，通过数据链接收三维空间轨迹匹配信令并进行解析得到轨迹匹配信息，再通过信息处理模块对轨迹匹配信息进行匹配处理，当直接匹配到对应的轨迹路径时，直接反馈匹配路径或结果路径，以便于依据路径进行执行；当未匹配到时，通过路径生成模块对轨迹匹配信息进行处理，向数据库发送信息获取信令以获取请求端的参数信息和对应的三维方格模型1；对三维方格模型1和轨迹匹配信息进行处理以得到多个运动路径；根据请求端的参数信息分析每个运动路径对应的执径值，将执径值最小的运动路径标记为结果路径并反馈；通过路径生成模块对轨迹匹配信息进行分析以便于合理的选取对应的轨迹路径，以便于工业机器人更好的执行轨迹路径；
信令处理单元用于统计路径生成模块接收到轨迹匹配信息的数量，当数量大于设定阈值时，将超过设定阈值的轨迹匹配信息标记为待分配信息；向数据库发送轨迹匹配信息对应的路径获取信令以获取路径端的路优值；将路径端依据路优值由大到小进行排序，从前至后依次选取与待分配信息数量相等的路径端，将其标记为分配端，将待分配信息和三维方格模型1依次发送至对应分配端，通过信令处理单元统计并将超过设定阈值的轨迹匹配信息合理的分配到对应的分配端进行处理，从而减少路径生成模块的数据处理压力，提高信息的处理效率，避免轨迹匹配信息过多，造成路径生成模块无法及时处理和反馈，影响使用。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.基于互联网数据链的三维空间轨迹路径自动匹配生成系统，包括请求端、分析端和采集端；所述采集端用于采集请求端所处三维空间的空间数据并建立空间计算模型；其特征在于，所述分析端包括接收反馈模块、信息处理模块、数据库和路径生成模块；
所述接收反馈模块用于接收请求端通过数据链发送的三维空间轨迹匹配信令并进行解析以得到轨迹匹配信息，将轨迹匹配信息发送至信息处理模块；接收匹配路径或结果路径并发送至请求端；其中轨迹匹配信息包括起始位置数据、终点位置数据；请求端接收到匹配路径或结果路径后并执行；
所述信息处理模块用于对轨迹匹配信息进行匹配处理，具体处理过程为：生成轨迹匹配信息对应的路径匹配信令并发送至数据库；接收数据库反馈的匹配结果；当接收到的匹配结果为匹配路径，则将匹配路径发送至接收反馈模块；当接收到的匹配结果为未检索到指令时，将其与轨迹匹配信息发送至路径生成模块；
所述数据库接收到路径匹配信令后，将轨迹匹配信息与路径存储单元内所有存储的轨迹匹配信息进行匹配，当路径存储单元存在与之完全相同的轨迹匹配信息时，将该路径存储单元内存储的轨迹匹配信息对应结果路径标记为匹配路径并反馈至信息处理模块；当路径存储单元内不存在与之完全相同的轨迹匹配信息时，生成未检索到指令并反馈；
所述路径生成模块用于接收未检索到指令和轨迹匹配信息并进行处理，具体处理过程为：
当接收到未检索到指令时，向数据库发送信息获取信令以获取请求端的参数信息和对应的三维方格模型；
对三维方格模型和轨迹匹配信息进行处理以得到多个运动路径；
根据请求端的参数信息分析每个运动路径对应的执径值，将执径值最小的运动路径标记为结果路径，将结果路径同时发送至接收反馈模块和数据库内；数据库接收到结果路径后将其与对应的轨迹匹配信息建立存储在路径存储单元内。
2.根据权利要求1所述的基于互联网数据链的三维空间轨迹路径自动匹配生成系统，其特征在于，所述采集端还用于对空间计算模型进行处理，具体处理过程为：将空间计算模型等体积分为若干个方格并对方格进行标记为空方格和实方格，以得到三维方格模型；将三维方格模型发送至数据库内。
3.根据权利要求2所述的基于互联网数据链的三维空间轨迹路径自动匹配生成系统，其特征在于，对三维方格模型和轨迹匹配信息进行处理的具体过程为：将起始位置数据和终点位置数据分别对应标记在三维方格模型的空方格内以得到起始空方格和终点空方格；从起始空方格依次向终点空方格连线得到运动路径；
根据请求端的参数信息分析每个运动路径对应的执径值的具体过程为：统计运动路径对应X轴、Y轴、Z轴方向的空白格数量以得到数量一、数量二和数量三并标记为M1、M2和M3；将请求端移动X轴空白格距离对应的耗电量和时间标记为D1和F1，请求端移动Y轴空白格距离对应的耗电量和时间标记为D2和F2，请求端移动Z轴空白格距离对应的耗电量和时间标记为D3和F3；提取数量、耗电量和时间的数值；利用公式
Figure 858196DEST_PATH_IMAGE001
得到运动路径的耗时值ZJ；其中，bg1和bg2均为预设权重系数；再统计运动路径的拐向点的数量并标记为GX；将耗时值与拐向点的数量进行归一化处理并取两者归一化处理后的数值；利用公式PW=GX×p1+ZJ×p2得到执径值PW，其中，p1和p2均为预设权重因子。
4.根据权利要求1所述的基于互联网数据链的三维空间轨迹路径自动匹配生成系统，其特征在于，所述请求端接收到匹配路径或结果路径后并执行的具体过程为：统计匹配路径或结果路径对应X轴、Y轴、Z轴方向上的空白格数量将其分别乘以空白格对应的距离得到X轴、Y轴、Z轴对应的移动间距；请求端为工业机器人，将X轴、Y轴、Z轴对应的移动间距转换为工业机器人对应机械臂的升降高度及旋转角度。
5.根据权利要求1所述的基于互联网数据链的三维空间轨迹路径自动匹配生成系统，其特征在于，所述数据库内还包括注册单元，注册单元用于使用者提交请求端的设备信息进行注册，将注册成功的设备信息进行存储，同时与该请求端进行用于通信的数据链；其中，设备信息包括请求端的通信IP、三维方向对应移动空白格距离的耗电量和时间。
6.根据权利要求1所述的基于互联网数据链的三维空间轨迹路径自动匹配生成系统，其特征在于，所述路径生成模块内还包括信令处理单元，所述信令处理单元用于统计路径生成模块接收到轨迹匹配信息的数量，当数量大于设定阈值时，将超过设定阈值的轨迹匹配信息标记为待分配信息；向数据库发送轨迹匹配信息对应的路径获取信令以获取路径端的路优值；将路径端依据路优值由大到小进行排序，从前至后依次选取与待分配信息数量相等的路径端，将其标记为分配端，将待分配信息和三维方格模型依次发送至对应分配端，通过分配端对待分配信息进行处理以得到运动路径和对应的执径值并反馈至路径生成模块。
7.根据权利要求6所述的基于互联网数据链的三维空间轨迹路径自动匹配生成系统，其特征在于，所述数据库还包括采集分析模块，采集分析模块包括采集单元、处理单元和存储单元；采集单元用于采集路径端的参数信息并发送至处理单元；处理单元对路径端的参数信息进行处理，将第一时刻与第二时刻进行时刻差进行处理得到单次处理时长；将所有的单次处理时长进行求和并取均值得到反效时长提取反效时长和总次数的数值并分析得到路径端的处效值；处理单元还用于接收路径获取信令，对路径获取信令进行解析以得到对应请求端的位置，将该位置与路径端的位置进行位置差计算得到传距值；将传距值与处效值进行归一化处理得到路径端的路优值并反馈；存储单元用于存储路径端的注册信息以及处效值。
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