CN106041941A - 一种机械臂的轨迹规划方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械臂的轨迹规划方法，包括：基于待工作的机械臂的关节参数，生成所述机械臂的工作区域；根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，并计算所述射线与所述工作区域的边界的交点，生成交点集合；计算所述交点集合内的每个交点与所述起点的距离，获取与最小距离对应的交点的坐标，并将所述交点标记为终点；基于所述起点的坐标以及所述终点的坐标，对所述机械臂的运动轨迹进行规划。本发明还公开了一种机械臂的轨迹规划装置，本发明基于几何的方法来确定机械臂工作区域的边界，从而机器人在运动前就可以提前知道终点的位置，方便机器人进行运动轨迹的规划。

Description

一种机械臂的轨迹规划方法及装置

技术领域

本发明涉及机械臂运动轨迹规划领域，尤其涉及一种机械臂的轨迹规划方法及装置。

背景技术

在机械臂的工作过程中，需要对机械臂的轨迹进行规划，一般来说，这种轨迹规划都是通过预定的速度规划算法来实现的，例如，可使用S型(Double S)速度规划算法来完成机械臂的轨迹规划。

有些速度规划算法在进行轨迹规划时，需要事先接收用户提供的起点和终点的位置，然后程序会在两点之间生成一系列的插补点来描述机械臂的运行轨迹。比如在示教功能中，用户通过手持设备发送指令，使得机械臂从起点出发，一直沿某个方向直线运动，直至到达到工作区域的边界(即终点)。

其中，起点位置是由用户指定的，因而可以很简单获得，但是终点的位置(即工作区域的边界)是由机械臂的结构决定的，需要通过监测或计算获得。传统的方法是通过不断监测当前机械臂的是否已经是到达极限位置来实现，但是这种方法需要对路径上所有的位置点进行检测，效率低，且计算量大。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种机械臂的轨迹规划方法及装置，在运动前就可以提前知道终点的位置，方便机器人进行运动轨迹的规划。

本发明提供了一种机械臂的轨迹规划方法，包括如下步骤：

基于待工作的机械臂的关节参数，生成所述机械臂的工作区域；

根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，并计算所述射线与所述工作区域的边界的交点，生成交点集合；

计算所述交点集合内的每个交点与所述起点的距离，获取与最小距离对应的交点的坐标，并将所述交点标记为终点；

基于所述起点的坐标以及所述终点的坐标，对所述机械臂的运动轨迹进行规划，以控制所述机械臂根据规划的运动轨迹进行运动。

优选地，所述机械臂为SCARA型机械臂。

优选地，所述关节参数包括关节类型、关节之间的臂长及关节的活动范围；则所述基于待工作的机械臂的关节参数，生成所述机械臂的工作区域，具体包括：

根据机械臂的关节类型及关节之间的相对位置关系，基于DH坐标系建立生成每个关节的坐标系；

根据每个关节的坐标系、每个关节的活动范围及关节之间的臂长，生成所述机械臂的工作区域。

优选地，所述根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，并计算所述射线与所述述工作区域的边界的交点，生成交点集合，具体为：

将所述工作区域分解为至少两段弧线，获取每段弧线的圆心、半径及圆心角范围，并生成与每段弧线对应的圆的方程；

根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，计算所述射线与每个圆的交点；

计算所述交点在所述交点所在的圆上的弧度角，并在所述弧度角位于所述圆心角范围内时，将所述交点存入预设的集合，生成交点集合。

优选地，所述根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，计算所述射线与每个圆的交点具体为：

根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，将所述射线方程与每个圆的方程进行联立，基于参数方程法计算所述射线与每个圆的交点。

优选地，所述根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，计算所述射线与每个圆的交点具体为：

根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，基于射线与圆相交测试的优化算法计算所述射线与每个圆的交点。

本发明还提供了一种机械臂的轨迹规划装置，包括：

工作区域生成单元，用于基于待工作的机械臂的关节参数，生成所述机械臂的工作区域；

交点集合生成单元，用于根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，并计算所述射线与所述工作区域的边界的交点，生成交点集合；

终点标记单元，用于计算所述交点集合内的每个交点与所述起点的距离，获取与最小距离对应的交点的坐标，并将所述交点标记为终点；

运动轨迹规划单元，用于基于所述起点的坐标以及所述终点的坐标，对所述机械臂的运动轨迹进行规划，以控制所述机械臂根据规划的运动轨迹进行运动。

优选地，所述机械臂为SCARA型机械臂。

优选地，所述关节参数包括关节类型、关节之间的臂长及关节的活动范围；则所述工作区域生成单元具体包括：

坐标系生成模块，用于根据机械臂的关节类型及关节之间的相对位置关系，基于DH坐标系建立生成每个关节的坐标系；

工作区域生成模块，用于根据每个关节的坐标系、每个关节的活动范围及关节之间的臂长，生成所述机械臂的工作区域。

优选地，所述交点集合生成单元具体包括：

工作区域分解模块，用于将所述工作区域分解为至少两段弧线，获取每段弧线的圆心、半径及圆心角范围，并生成与每段弧线对应的圆的方程；

交点计算模块，用于根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，计算所述射线与每个圆的交点；

判断模块，用于计算所述交点在所述交点所在的圆上的弧度角，并在所述弧度角位于所述圆心角范围内时，确定所述交点位于所述弧线上，将所述交点存入预设的集合，生成交点集合。

本发明实施例提供的机械臂的运动轨迹规划方法及装置，通过生成所述机械臂的工作区域，再计算由预先输入的起点的坐标及移动方向生成的射线与工作区域的边界的交点，并获取与起点具有最小距离的交点的坐标，获得与所述起点及移动方向相应的终点，再根据所述起点以及所述终点的坐标进行运动轨迹的规划。本发明基于几何的方法来确定机械臂工作区域的边界因此机器人在运动前就可以提前知道终点的位置，方便机器人进行运动轨迹的规划。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的机械臂的轨迹规划方法的流程示意图。

图2是SCARA型机械臂的结构示意图。

图3是图2所示的SCARA型机械臂在DH坐标系的示意图。

图4是图2所示的SCARA型机械臂的工作区域示意图。

图5是图4所示的工作区域的俯视图。

图6是射线与工作区域的连接示意图。

图7是本发明实施例提供的通过射线与圆相交测试的优化算法来计算射线与圆的交点的流程示意图。

图8(a)至(c)是图7所示的优化算法的原理图。

图9是本发明实施例提供的机械臂的轨迹规划装置的结构示意图。

图10是图9的工作区域生成单元的结构示意图。

图11是图9的交点集合生成单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供一种机械臂的轨迹规划方法，所述机械臂的轨迹规划方法可由机械臂的轨迹规划装置来执行，并至少包括如下步骤：

S101，基于待工作的机械臂的关节参数，生成所述机械臂的工作区域。

在本发明实施例中，机械臂是机器人技术领域中最广泛应用的自动化机械装置，其广泛应用于工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，并根据指令精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业。

一般来说，一个机械臂包括若干个关节，每个关节都具有关节参数，所述关节参数可包括关节类型、臂长(连接两个关节的连接臂的长度)、活动范围等。其中，所述关节类型可包括转动关节及滑动关节，转动关节可控制连接臂的转动，而滑动关节可实现连接臂的垂直滑动。通过不同关节的组合，即可控制所述机械臂的工作区域。具体地，可通过如下步骤来确定所述机械臂的工作区域：

S1011，根据机械臂的关节类型及关节之间的相对位置关系，基于DH坐标系建立生成每个关节的坐标系。

如图2所示，以SCARA(Selective Compliant Articulated Robot for Assembly)型机械臂为例，其具有4个关节J1，J2，J3，J4，其中J1，J2，J4为转动关节，且J1与J2，J2与J4通过相应的连接臂进行连接，而J3为滑动关节。当然，应当理解的是，本发明还可应用于其他类型的机械臂，在此不做赘述。

在确定上述关节后，需要针对每个关节建立坐标系，如图3所示，可基于DH(Denavit-Hartenberg)坐标系来建立每个关节的坐标系，其中转动关节Ji的转动轴与各自的zi轴(转动关节Ji的连接臂绕zi轴转动)互相平行，连接臂的臂长为αi，{i│i∈{1,2,4}}；滑动关节J3的轴(z3轴)跟J4的轴(z4轴)平行。在确定出zi轴后，可用第一个关节指向第二个关节的方向作为xi方向，而yi的方向可基于右手定则来确定，如此，即生成了每个关节的坐标系。

S1012，根据每个关节的坐标系、每个关节的活动范围及关节之间的臂长，生成所述机械臂的工作区域。

在本发明实施例中，在生成每个关节的坐标系后，根据每个关节的活动范围(对于转动关节，其活动范围为其连接臂转动的转动角范围，对于滑动关节，其活动范围为其连接臂的上下运动范围)，即可生成所述机械臂的工作区域(如图4所示)，此时，只需在平面进行投影即可生成如图5所示的俯视图。

S102，根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，并计算所述射线与所述工作区域的边界的交点，生成交点集合。

具体的，在利用机械臂进行示教时，最常用的功能为用户通过手持设备发送指令，使得所述机械臂从预设的起点出发，并一直沿某个方向直线移动，直至到达到工作区域的边界(终点)。其中，所述机械臂在移动时需事先知道终点才能进行运动轨迹的规划，在本发明实施例中，为了获得所述终点，具体地，可包括：

S1021，将所述工作区域分解为至少两段弧线，获取每段弧线的圆心、半径及圆心角范围，并生成与每段弧线对应的圆的方程。

从图5中可以看出，所述机械臂的工作区域是由四段弧线所围成。而这四段弧线分别位于⊙O₁，⊙O₂，⊙O₃，⊙O₄四个圆上。圆心O₁，O₄与J₁轴重合；O₂和O₃分别为J₁轴转动到正负极限时J₂轴的位置。和分别是轴J_i的正/负方向的最大活动范围，{jⁱ|-π≤jⁱ≤π}。

这四段弧线的详细参数可参照表1所示：

表1

其中：

${\mathrm{\θ}}_{Min}^4={\tan }^{-1}\left(f_y\right({\mathrm{\θ}}_{Min}^1,{\mathrm{\θ}}_{Min}^2),f_x({\mathrm{\θ}}_{Min}^1,{\mathrm{\θ}}_{Min}^2\left)\right)$

${\mathrm{\θ}}_{Max}^4={\tan }^{-1}\left(f_y\right({\mathrm{\θ}}_{Max}^1,{\mathrm{\θ}}_{Max}^2),f_x({\mathrm{\θ}}_{Max}^1,{\mathrm{\θ}}_{Max}^2\left)\right)$

S1022，根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，计算所述射线与每个圆的交点。

在本发明实施例中，假设起点为I，方向向量为n，||n||为方向向量n的单位向量。则此时射线可表示为R(u)＝I+u·||n||。

如果起点I位于工作区域内，则射线R(u)必与某圆⊙O_i有交点

其中，在计算交点时，可通过将射线R(u)的方程依次与每个圆的方程进行联立，在利用参数方程法求解获得。

S1023，计算所述交点在所述交点所在的圆上的弧度角，并在所述弧度角位于所述圆心角范围内时，确定所述交点位于所述弧线上，将所述交点存入预设的集合，生成交点集合。

在本发明实施例中，上述求得的交点中，有些虽然与圆相交，但是并没有位于弧线上，因而需要去除。具体地，如图6所示，射线IP分别与⊙O₁相交于点N；与⊙O₂相交于点K和点M；与⊙O₄相交于点J和点L；与⊙O₃没有交点。其中，点K，N虽然在圆上，但是并不在围成所述工作区域的弧线上，所以在得到交点后，还要查看所述交点的弧度角θⁱ是否满足

具体地，假设点s(x,y)是⊙O_i上的一个点，则点s相对于⊙O_i的弧度角θⁱ为：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}^i=\\ \left\{\begin{array}{ccc}{\tan }^{-1}(y,x),& if& i=1\\ {\tan }^{-1}(-x{\mathrm{sin\θ}}_{Max}^1+y{\mathrm{cos\θ}}_{Max}^1,x{\mathrm{cos\θ}}_{Max}^1+y{\mathrm{sin\θ}}_{Max}^1),& if& i=2\\ {\tan }^{-1}(-x{\mathrm{sin\θ}}_{Min}^1+y{\mathrm{cos\θ}}_{Min}^1,x{\mathrm{cos\θ}}_{Min}^1+y{\mathrm{sin\θ}}_{Min}^1),& if& i=3\\ {\tan }^{-1}(y,x),& if& i=4\end{array}\right.\end{array}$

通过上述公式就可以确定哪些交点是在弧线上，哪些不在。此时，将那些位于弧线上的交点存入预设的集合ξ＝{κⁱ}中，生成交点集合。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，所述工作区域并不一定是由圆的弧线组成。例如，所述工作区域可能由椭圆的弧线组成或者由不同类型的几何形状的弧线混合组成，此时，同理，可获得这些弧线对应的几何形状的方程及角度范围，再通过上述的方法即可计算生成交点集合，这些技术方案均在本发明的保护范围之内，在此不做赘述。

S103，计算所述交点集合内的每个交点与所述起点的距离，获取与最小距离对应的交点的坐标，并将所述交点标记为终点。

在本发明实施例中，可通过欧拉公式计算得到每个交点与所述起点I的距离，然后对计算得到的每个距离进行比较，获取与最小距离对应的交点的坐标，并将所述交点标记为终点，此时，即得到所需的工作区域的边界。

S104，基于所述起点的坐标以及所述终点的坐标，对所述机械臂的运动轨迹进行规划，以控制所述机械臂根据规划的运动轨迹进行运动。

在本发明实施例中，在获得与所述起点及所述移动方向对应的终点的坐标后，即可根据所述起点的坐标以及所述终点的坐标，对所述机械臂的运动轨迹进行规划。

例如，以典型的S型速度规划算法为例，其在接收到所述起点的坐标、所述终点的坐标后，即可规划得到七段运动过程，并通过这七段运动过程实现了将所述机械臂从所述起点(初速度为零)平稳快速的移动到所述终点(末速度也为零)。

综上所述，本发明实施例提供的机械臂的运动轨迹规划方法，通过生成所述机械臂的工作区域，再计算由预先输入的起点的坐标及移动方向生成的射线与工作区域的边界的交点，并获取与起点具有最小距离的交点的坐标，获得与所述起点及移动方向相应的终点，再根据所述起点以及所述终点的坐标进行运动轨迹的规划。本发明基于几何的方法来确定机械臂工作区域的边界因此机器人在运动前就可以提前知道终点的位置，方便机器人进行运动轨迹的规划。

为了便于对本发明的理解，下面将对本发明的一些优选实施例做进一步的描述。

优选地，针对步骤S1022，在生成所述射线后，可以使用传统的参数方程法求交点，也可以使用等提出的基于射线与圆相交测试的优化算法来计算所述射线与每个圆的交点。

具体地，如图7所示，设射线的参数方程为R(u)＝I+u·||n||，其中||n||是单位长度。如图8(a)所示，首先计算出从起点I出发到圆心O_i的向量向量的长度以及向量沿着||n||方向的投影若且l<0，则说明起点位于⊙O_i外，且射线的方向沿远离⊙O_i方向延伸，因此所述射线与⊙O_i不相交(如图8(b)所示)，此时完成第一次排除测试。否则，利用勾股定理计算出圆心O_i与投影之间距离的平方：m²＝a²-l²，若则可以判定射线与圆O_i一定不相交，完成第二次排除测试。如果射线和⊙O_i经过两次排除测试，则就可以判定它们一定相交。接下来，计算射线与⊙O_i的交点：首先，计算出距离然后判断起点I是否位于⊙O_i内，若则说明起点I位于⊙O_i外，此时，所述射线与圆O_i有两个交点，分别为 以及(如图8(a)所示)。若则说明起点I位于圆O_i内，此时，所述射线与圆O_i有一个交点，为I+(l+q)·||n||(如图8(c)所示)。

本优选方案中，在计算射线与圆的交点之前，先通过两次测试判断射线与圆是否有交点，在计算时，仅计算与射线有交点的圆，而不需要对那些与射线没有交点的圆进行计算，如此，减小了计算量，提升了计算效率。

请一并参阅图9，本发明实施例还提供一种机械臂的轨迹规划装置100，其包括：

工作区域生成单元10，用于基于待工作的机械臂的关节参数，生成所述机械臂的工作区域。

交点集合生成单元20，用于根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，并计算所述射线与所述工作区域的边界的交点，生成交点集合；

终点标记单元30，用于计算所述交点集合内的每个交点与所述起点的距离，获取与最小距离对应的交点的坐标，并将所述交点标记为终点；

运动轨迹规划单元40，用于基于所述起点的坐标以及所述终点的坐标，对所述机械臂的运动轨迹进行规划，以控制所述机械臂根据规划的运动轨迹进行运动。

其中，优选地，所述机械臂为SCARA型机械臂。

其中，优选地，请一并参阅图10，所述工作区域生成单元10具体包括：

坐标系生成模块11，用于根据机械臂的关节类型及关节之间的相对位置关系，基于DH坐标系建立生成每个关节的坐标系。

工作区域生成模块12，用于根据每个关节的坐标系、每个关节的活动范围及关节之间的臂长，生成所述机械臂的工作区域。

其中，优选地，请一并参阅图11，所述交点集合生成单元20具体包括：

工作区域分解模块21，用于将所述工作区域分解为至少两段弧线，获取每段弧线的圆心、半径及圆心角范围，并生成与每段弧线对应的圆的方程。

交点计算模块22，用于根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，计算所述射线与每个圆的交点。

其中，所述交点计算模块22在计算所述射线与每个圆的交点的时候，可直接将所述射线与每个圆进行联立计算得到，也可基于射线与圆相交测试的优化算法计算所述射线与每个圆的交点，本发明不做具体限定。

判断模块23，用于计算所述交点在所述交点所在的圆上的弧度角，并在所述弧度角位于所述圆心角范围内时，确定所述交点位于所述弧线上，将所述交点存入预设的集合，生成交点集合。

综上所述，本发明实施例提供的机械臂的运动轨迹规划装置100，由所述工作区域生成单元10生成所述机械臂的工作区域，再由交点集合生成单元20计算由预先输入的起点的坐标及移动方向生成的射线与工作区域的边界的交点，并由所述终点标记单元30获取与起点具有最小距离的交点的坐标，获得与所述起点及移动方向相应的终点，最后由运动轨迹规划单元40根据所述起点以及所述终点的坐标进行运动轨迹的规划。本发明基于几何的方法来确定机械臂工作区域的边界因此机器人在运动前就可以提前知道终点的位置，方便机器人进行运动轨迹的规划。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

Claims (10)

1.一种机械臂的轨迹规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

基于待工作的机械臂的关节参数，生成所述机械臂的工作区域；

根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，并计算所述射线与所述工作区域的边界的交点，生成交点集合；

计算所述交点集合内的每个交点与所述起点的距离，获取与最小距离对应的交点的坐标，并将所述交点标记为终点；

基于所述起点的坐标以及所述终点的坐标，对所述机械臂的运动轨迹进行规划，以控制所述机械臂根据规划的运动轨迹进行运动。

2.根据权利要求1所述的机械臂的轨迹规划方法，其特征在于，所述机械臂为SCARA型机械臂。

3.根据权利要求1所述的机械臂的轨迹规划方法，其特征在于，

所述关节参数包括关节类型、关节之间的臂长及关节的活动范围；

则所述基于待工作的机械臂的关节参数，生成所述机械臂的工作区域，具体包括：

根据机械臂的关节类型及关节之间的相对位置关系，基于DH坐标系建立生成每个关节的坐标系；

根据每个关节的坐标系、每个关节的活动范围及关节之间的臂长，生成所述机械臂的工作区域。

4.根据权利要求1所述的机械臂的轨迹规划方法，其特征在于，所述根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，并计算所述射线与所述述工作区域的边界的交点，生成交点集合，具体为：

将所述工作区域分解为至少两段弧线，获取每段弧线的圆心、半径及圆心角范围，并生成与每段弧线对应的圆的方程；

根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，计算所述射线与每个圆的交点；

计算所述交点在所述交点所在的圆上的弧度角，并在所述弧度角位于所述圆心角范围内时，将所述交点存入预设的交点集合，生成交点集合。

5.根据权利要求4所述的机械臂的轨迹规划方法，其特征在于，所述根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，计算所述射线与每个圆的交点具体为：

根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，将所述射线方程与每个圆的方程进行联立，基于参数方程法计算所述射线与每个圆的交点。

6.根据权利要求4所述的机械臂的轨迹规划方法，其特征在于，所述根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，计算所述射线与每个圆的交点具体为：

根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，基于射线与圆相交测试的优化算法计算所述射线与每个圆的交点。

7.一种机械臂的轨迹规划装置，其特征在于，包括：

工作区域生成单元，用于基于待工作的机械臂的关节参数，生成所述机械臂的工作区域；

交点集合生成单元，用于根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，并计算所述射线与所述工作区域的边界的交点，生成交点集合；

终点标记单元，用于计算所述交点集合内的每个交点与所述起点的距离，获取与最小距离对应的交点的坐标，并将所述交点标记为终点；

运动轨迹规划单元，用于基于所述起点的坐标以及所述终点的坐标，对所述机械臂的运动轨迹进行规划，以控制所述机械臂根据规划的运动轨迹进行运动。

8.根据权利要求7所述的机械臂的轨迹规划装置，其特征在于，所述机械臂为SCARA型机械臂。

9.根据权利要求7所述的机械臂的轨迹规划装置，其特征在于，

所述关节参数包括关节类型、关节之间的臂长及关节的活动范围；

所述工作区域生成单元具体包括：

坐标系生成模块，用于根据机械臂的关节类型及关节之间的相对位置关系，基于DH坐标系建立生成每个关节的坐标系；

工作区域生成模块，用于根据每个关节的坐标系、每个关节的活动范围及关节之间的臂长，生成所述机械臂的工作区域。

10.根据权利要求7所述的机械臂的轨迹规划装置，其特征在于，所述交点集合生成单元具体包括：

工作区域分解模块，用于将所述工作区域分解为至少两段弧线，获取每段弧线的圆心、半径及圆心角范围，并生成与每段弧线对应的圆的方程；

交点计算模块，用于根据预先输入的起点的坐标及移动方向生成一条射线，计算所述射线与每个圆的交点；

判断模块，用于计算所述交点在所述交点所在的圆上的弧度角，并在所述弧度角位于所述圆心角范围内时，确定所述交点位于所述弧线上，将所述交点存入预设的集合，生成交点集合。