CN114952869B - 摆动路径规划方法、装置及电子设备 - Google Patents

摆动路径规划方法、装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种摆动路径规划方法、装置及电子设备，涉及计算机技术领域。该方法包括：获得基于目标形状的摆动指令；基于摆动指令的第一起点坐标及第一终点坐标，建立摆动坐标系，并获得第一起点坐标在摆动坐标系下的第二起点坐标、以及第一终点坐标在摆动坐标系下的第二终点坐标，摆动坐标系包括三个坐标轴，第二起点坐标及第二终点坐标在第一坐标轴上，第三坐标轴与摆动工具的Z轴平行；在摆动坐标系下，根据目标形状、第二起点坐标、第二终点坐标及摆动指令中的摆动要求，规划得到目标形状的摆动路径。如此，可规划出基于目标形状的摆动路径，以便控制摆动工具自动化摆动，从而实现相应的焊接或喷涂等，以提升工作效率。

Description

摆动路径规划方法、装置及电子设备
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种摆动路径规划方法、装置及电子设备。
背景技术
目前，在激光焊接、喷涂等方面都需要按照特定形状进行摆动。比如，在激光焊接中，需要焊接工具按照圆形进行摆动以实现焊接。然而，当前主要是通过手动方式控制工具进行摆动，这种方式效率低。因此，如何规划出基于某些形状的摆动路径，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种摆动路径规划方法、装置、电子设备及可读存储介质，其能够规划出基于目标形状的摆动路径，以便控制摆动工具自动化摆动，从而实现相应的焊接或喷涂等，可提升工作效率。
本申请的实施例可以这样实现：
第一方面，本申请实施例提供一种摆动路径规划方法，所述方法包括：
获得基于目标形状的摆动指令，其中，所述摆动指令中包括摆动要求、在基坐标系下的第一起点坐标及第一终点坐标；
基于所述第一起点坐标及所述第一终点坐标，建立摆动坐标系，并获得所述第一起点坐标在所述摆动坐标系下的第二起点坐标、以及所述第一终点坐标在所述摆动坐标系下的第二终点坐标，其中，所述摆动坐标系包括第一坐标轴、第二坐标轴及第三坐标轴，所述第二起点坐标及所述第二终点坐标在所述第一坐标轴上，所述第三坐标轴与摆动工具的Z轴平行；
在所述摆动坐标系下，根据所述目标形状、第二起点坐标、第二终点坐标及摆动要求，规划得到所述目标形状的摆动路径。
第二方面，本申请实施例提供一种摆动路径规划装置，所述装置包括：
指令获得模块，用于获得基于目标形状的摆动指令，其中，所述摆动指令中包括摆动要求、在基坐标系下的第一起点坐标及第一终点坐标；
预处理模块，用于基于所述第一起点坐标及所述第一终点坐标，建立摆动坐标系，并获得所述第一起点坐标在所述摆动坐标系下的第二起点坐标、以及所述第一终点坐标在所述摆动坐标系下的第二终点坐标，其中，所述摆动坐标系包括第一坐标轴、第二坐标轴及第三坐标轴，所述第二起点坐标及所述第二终点坐标在所述第一坐标轴上，所述第三坐标轴与摆动工具的Z轴平行；
规划模块，用于在所述摆动坐标系下，根据所述目标形状、第二起点坐标、第二终点坐标及摆动要求，规划得到所述目标形状的摆动路径。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现前述实施方式所述的摆动路径规划方法。
第四方面，本申请实施例提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述实施方式所述的摆动路径规划方法。
本申请实施例提供的摆动路径规划方法、装置、电子设备及可读存储介质，在获得基于目标形状的摆动指令的情况下，基于该摆动指令中在基坐标系下的第一起点坐标及第一终点坐标，建立摆动坐标系，并获得该第一起点坐标在该摆动坐标系下的第二起点坐标以及该第一终点坐标在该摆动坐标系下的第二终点坐标，其中，该摆动坐标系包括第一坐标轴、第二坐标轴及第三坐标轴，第二起点坐标及第二终点坐标在第一坐标轴上，第三坐标轴与摆动工具的Z轴平行；然后，在该摆动坐标系下，根据目标形状、该第二起点坐标、第二终点坐标及摆动指令中的摆动要求，规划得到目标形状的摆动路径。如此，可规划出基于目标形状的摆动路径，以便控制摆动工具自动化摆动，从而实现相应的焊接或喷涂等，以提升工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的电子设备的方框示意图；
图2为本申请实施例提供的摆动路径规划方法的流程示意图之一；
图3为本申请实施例提供的圆形摆动效果图；
图4为图2中步骤S130包括的子步骤的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的圆形摆动时在XY平面的位置示意图；
图6为本申请实施例提供的摆动坐标系下的X轴方向上的x值的匀速规划示意图；
图7为图4中子步骤S133包括的一种子步骤的流程示意图；
图8为图4中子步骤S133包括的另一种子步骤的流程示意图；
图9为本申请实施例提供的正弦摆动及余弦摆动时在XY平面的位置示意图；
图10为本申请实施例提供的摆动路径规划方法的流程示意图之二；
图11为本申请实施例提供的摆动路径规划方法的流程示意图之三；
图12为本申请实施例提供的摆动路径规划装置的方框示意图。
图标：100-电子设备；110-存储器；120-处理器；130-通信单元；200-摆动路径规划装置；210-指令获得模块；220-预处理模块；230-规划模块。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参照图1，图1为本申请实施例提供的电子设备100的方框示意图。所述电子设备100可以是，但不限于，电脑、服务器、机器人的控制单元等。所述电子设备100可以包括存储器110、处理器120及通信单元130。所述存储器110、处理器120以及通信单元130各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。
其中，存储器110用于存储程序或者数据。所述存储器110可以是，但不限于，随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），只读存储器（Read Only Memory，ROM），可编程只读存储器（Programmable Read-Only Memory，PROM），可擦除只读存储器（ErasableProgrammable Read-Only Memory，EPROM），电可擦除只读存储器（Electric ErasableProgrammable Read-Only Memory，EEPROM）等。
处理器120用于读/写存储器110中存储的数据或程序，并执行相应地功能。比如，存储器110中存储有摆动路径规划装置200，所述摆动路径规划装置200包括至少一个可以软件或固件（firmware）的形式存储于所述存储器110中的软件功能模块。所述处理器120通过运行存储在存储器110内的软件程序以及模块，如本申请实施例中的摆动路径规划装置200，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现本申请实施例中的摆动路径规划方法。
通信单元130用于通过网络建立所述电子设备100与其它通信终端之间的通信连接，并用于通过所述网络收发数据。
应当理解的是，图1所示的结构仅为电子设备100的结构示意图，所述电子设备100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
请参照图2，图2为本申请实施例提供的摆动路径规划方法的流程示意图之一。所述方法可应用于上述电子设备100。下面对摆动路径规划方法的具体流程进行详细阐述。在本实施例中，所述方法可以包括步骤S110~步骤S130。
步骤S110，获得基于目标形状的摆动指令。
在本实施例中，所述摆动指令可以是所述电子设备100结合实际应用需求自动生成的，也可以是用户手动输入至所述电子设备100的，还可以是其他设备发送给该电子设备100的，或者也可以是通过其他方式得到的。所述摆动指令中可以包括摆动要求、在基坐标系下的第一起点坐标及第一终点坐标等。其中，所述摆动要求具体可以结合实际需求进行设置，比如，包括摆动频率。所述摆动指令具体可以结合实际应用场景设置，比如，在应用于机器人焊接场景时，可以结合焊接目的及待焊接物的尺寸等设置所述摆动指令。所述基坐标系为所述第一起点坐标及第一终点坐标所在的坐标系，具体可以结合实际场景确定。
比如，在所述电子设备100为机器人时，用户可向示教器输入需求，示教器基于该需求向焊接机器人的控制器发送基于所述目标形状的所述摆动指令。如此，可获得所述摆动指令。此时，所述基坐标系为机器人的基坐标系。这种方式使得可通过界面进行示教，示教内容包括所述目标形状的摆动起点坐标、摆动终点坐标及摆动要求等。
步骤S120，基于所述第一起点坐标及所述第一终点坐标，建立摆动坐标系，并获得所述第一起点坐标在所述摆动坐标系下的第二起点坐标、以及所述第一终点坐标在所述摆动坐标系下的第二终点坐标。
在本实施例中，可根据所述第一起点坐标及第一终点坐标，建立摆动坐标系。其中，所述摆动坐标系包括相互垂直的第一坐标轴、第二坐标轴及第三坐标轴，所述第一起点坐标及第一终点坐标在所述第一坐标轴上，所述第二坐标轴与摆动工具的Z轴平行。所述摆动工具为在执行摆动路径时随之摆动的工具。比如，在应用于焊接中时，所述摆动工具为焊接工具；在应用于喷涂中时，所述摆动工具为喷涂工具。
可将所述第一起点坐标及所述第一终点坐标转换至所述摆动坐标系下，从而得到所述第一起点坐标在所述摆动坐标系下的第二起点坐标，以及所述第一终点坐标在所述摆动坐标系下的第二终点坐标。所述第二起点坐标及所述第二终点坐标在所述摆动坐标系的第一坐标轴上。
步骤S130，在所述摆动坐标系下，根据所述目标形状、第二起点坐标、第二终点坐标及摆动要求，规划得到所述目标形状的摆动路径。
在建立所述摆动坐标系的情况下，可基于所述目标形状及所述摆动要求，规划出以所述第二起点坐标为摆动起点、以所述第二终点坐标为摆动终点的摆动路径。如此，可将三维平面中的摆动路径，转化到二维平面进行规划，从而实现目标形状的摆动路径的规划，以便控制摆动工具自动化摆动，进而实现相应的焊接或喷涂等，可提升工作效率。
比如，在所述目标形状为圆形时，通过上述步骤S110~步骤S130，可获得图3所示的在基坐标系下的圆形的摆动路径。
可选地，所述摆动要求可以包括摆动幅度、摆动频率及回调参数等，摆动幅度、摆动频率及回调参数等具体大小可以结合实际需求设置。所述回调参数用于指示回调值A，一个摆动周期内在所述第一坐标轴上的移动距离根据该回调值A确定。比如，在用于焊接场景中时，所述摆动幅度及回调参数可用于确定焊缝宽度，所述摆动频率用于确定焊缝疏密程度。
其中，所述回调参数可以是一个百分数，也可以是一个具体的距离值。当前所述回调参数为百分数时，可以将该百分数与摆动幅度L的乘积作为所述回调值；当所述回调参数为一个具体的距离值时，可以直接将该值作为所述回调值。
在该方式下，在所述电子设备100为机器人时，示教器发送所述机器人的摆动指令的形式可如下所示：
Lin(po)；
WeaveStart(L,F,A’)；
Lin(p1)；
WeaveEnd(L,F,A’)；
其中，po表示第一起点坐标，p1表示第一终点坐标，L表示摆动幅度，F表示摆动频率，A’表示回调参数。
如此，示教内容可以包括摆动起点p0（x0,y0,z0）、终点p1（x1,y1,z1），摆动幅度L、摆动频率F，回调参数A’。
在获得所述摆动指令的情况下，可以根据所述第一起点坐标p0及第一终点坐标p1建立所述摆动坐标系。作为一种可能的实现方式，可以将第一起点坐标p0及第一终点坐标p1所在直线作为摆动坐标系的第一坐标轴，然后选择一个点作为摆动坐标系的原点。比如，可以将所述第一起点坐标p0作为所述摆动坐标系的原点。其中，可将由第一起点坐标p0朝向第一终点坐标p1的方向作为所述第一坐标轴的正半轴。还可以根据摆动工具的Z轴的正方向或反方向，确定所述摆动坐标系的第三坐标轴。该第三坐标轴与摆动工具的Z轴平行。再由上述第一坐标轴和第三坐标轴确定出所述摆动坐标系的第二坐标轴。如此，在摆动坐标系下进行路径规划时，起点为原点，终点为第二终点坐标（第二终点坐标在第二、三坐标轴上的坐标值均为0），该摆动在所述摆动坐标系的第三坐标轴上的坐标值为0，将第二坐标轴上的目标形状的运动与第一坐标轴上的往复运动相结合，从而进行路径规划，该方式具有简单、灵活的特点，可调节摆动幅度、摆动频率、回调参数等。
其中，在一种实现方式中，所述第一坐标轴为X轴，所述第二坐标轴为Y轴，所述第三坐标轴为Z轴。
可选地，作为一种可能的实现方式，可以直接将所述摆动坐标系的第一坐标轴上的某个点的坐标作为第一起点坐标p0在摆动坐标系下的坐标，以得到第二起点坐标；并将所述摆动坐标系的第一坐标轴上的某个点作为第一终点坐标p1在摆动坐标系的坐标，以得到第二终点坐标，其中，第二终点坐标在第一坐标轴上的坐标值基于第一起点坐标p0与第一终点坐标p1之间的距离确定。
可选地，作为另一种可能的实现方式，也可以获得通过其他方式获得摆动坐标系到基坐标系的转矩矩阵
Figure P_220726133921742_742253001
，然后基于以下公式将基坐标系下的第一起点坐标p0及第一终点坐标p1转换到摆动坐标系下，从而得到第二起点坐标及第二终点坐标。其中，所述公式为：
Figure F_220726133919140_140678001
，
Figure F_220726133919234_234437002
表示基坐标系下的坐标，
Figure F_220726133919299_299378003
表示摆动坐标系下的坐标。
请参照图4，图4为图2中步骤S130包括的子步骤的流程示意图。在本实施例中，步骤S130可以包括子步骤S131~子步骤S133。
子步骤S131，依次针对各摆动周期，确定该摆动周期的周期起点在所述第一坐标轴上的起点坐标值。
在本实施例中，在每个摆动周期内，先确定该摆动周期的周期起点在所述第一坐标轴上的起点坐标值。其中，所述起点坐标值根据所述第二起点坐标确定。比如，第一个摆动周期的周期起点在所述第一坐标轴上的起点坐标值，为所述第二起点坐标在所述第一坐标轴上的坐标值。第n个摆动周期的周期起点在所述第一坐标轴上的起点坐标值，为第n-1个摆动周期的结束点在所述第一坐标轴上的坐标值。
其中，所述摆动周期包括沿时间顺序依次分布的非回调时间段及回调时间段。也即，在一个摆动周期内，非回调时间段在回调时间段之前。所述非回调时间段的时长与所述回调时间段的时长，具体可以结合实际需求实际，比如，前半个周期为非回调时间段，后半个周期为回调时间段。在一个摆动周期内，非回调时间段在第一坐标轴上的移动距离大于回调时间段在第一坐标轴上的移动距离。
请参照图5，图5为本申请实施例提供的圆形摆动时在XY平面的位置示意图。图5示出了XY平面中的x、y与t的关系。当为圆形摆动时，摆动幅度为圆形的半径r。在所述第一坐标轴为X轴、所述第二坐标轴为Y轴、且所述第一起点坐标为摆动坐标系的原点时，第一个摆动周期的周期起点在X轴上的坐标值为0，第二个摆动周期的周期起点在X轴上的坐标值为2r-A，其他以此类推。在一个摆动周期T内，可将前半个摆动周期T/2作为非回调时间段，并将后半个摆动周期T/2作为回调时间段。也即，在圆形摆动时，在前半个摆动周期0~T/2内，在X轴上的x值持续增大；在后半个摆动周期T/2~T内，由于回调，在X轴上的x值持续减小。
子步骤S132，基于所述起点坐标值，规划得到在所述非回调时间段内各第一时刻在所述第一坐标轴上的第一坐标值，并根据所述回调参数规划得到所述回调时间段内各第二时刻在所述第一坐标轴上的第二坐标值。
在确定该摆动周期的起点坐标值的情况下，可使用匀速规划、S形曲线规划或者梯形速度规划等方式，规划出在所述非回调时间段内各第一时刻在所述第一坐标轴上的第一坐标值。其中，所述第一时刻为所述非回调时间段的至少一部分时刻。
然后，可根据该非回调时间段内的最后一个第一时刻对应的第一坐标值及回调参数，规划出在所述回调时间段内各第二时刻在所述第一坐标轴上的第二坐标值。其中，回调时间段内的最后一个第二时刻对应的第二坐标值，为该非回调时间段内的最后一个第一时刻对应的第一坐标值与所述回调参数指示的回调值之差。
如图6所示，接上述关于图5的举例，在第一个摆动周期，0~T/2内，使用匀速规划得到0~T/2内多个第一时刻对应的x值，其中，在T/2时，x值为2r；在T/2~T内，使用匀速规划得到T/2~T内多个第二时刻对应的x值，其中，在回调值为r的情况下，在T时，x值为：2r-r=r。
子步骤S133，根据该摆动周期对应的所述目标形状的形状方程、各所述第一时刻的第一坐标值及各所述第二时刻的第二坐标值，获得各所述第一时刻在第二坐标轴上的第三坐标值及各所述第二时刻在所述第二坐标轴上的第四坐标值。
一个摆动周期对应的所述目标形状的形状方程基于所述摆动幅度确定。不同摆动周期对应的形状方程，可能相同，也可能不同，由实际的目标形状确定。比如，在所述形状方程中包括时刻与第二坐标轴上的坐标值的关系时，不同摆动周期对应的形状方程相同。在所述形状方程中包括第一坐标轴上的坐标值与第二坐标轴上的坐标值的关系时，不同摆动周期对应的形状方程可不同。
可根据该摆动周期对应的形状方程、各所述第一时刻的第一坐标值及各所述第二时刻的第二坐标值，计算得到各所述第一时刻在第二坐标轴上的第三坐标值及各所述第二时刻在所述第二坐标轴上的第四坐标值。其中，一个第一时刻在摆动坐标系下的一个坐标包括：第一时刻的第一坐标值、第一时刻第三坐标值及在第三坐标轴上的坐标值0。同理，一个第二时刻在摆动坐标系下的一个坐标包括：第二时刻的第二坐标值、第二时刻的第四坐标值及在第三坐标轴上的坐标值0。如此，可获得在该摆动周期内的摆动坐标。其中，可以理解的是，所述第二终点坐标为路径规划的终点，回调时间段和非回调时间段在第二坐标轴上的幅度相同。
在一种可能的实现方式中，所述目标形状为圆形，在此情况下，一个摆动周期在所述第一坐标轴上的移动距离为2r-A，可通过图7所示方式获得所述第三坐标值及第四坐标值。请参照图7，图7为图4中子步骤S133包括的一种子步骤的流程示意图。在本实施例中，子步骤S133可以包括子步骤S1331~子步骤S1332。
子步骤S1331，将各所述第一坐标值代入该摆动周期对应的圆形方程，计算得到与各所述第一坐标值对应的第三坐标值。
在所述目标形状为圆形时，所述摆动幅度为圆形半径。可根据所述圆形半径及各摆动周期时的圆心坐标，确定出各摆动周期对应的平面圆形方程。其中，各摆动周期时的圆心坐标根据所对应的摆动的周期起点在所述第一坐标轴上的起点坐标值、圆形半径及回调参数指示的回调值确定。
比如，在所述回调值为r时，则圆心在第一坐标轴上的坐标值的计算通式为：摆动坐标系下每周期的起点（第一摆动周期时的起点为摆动起点，第二摆动周期时的起点为第一摆动周期结束点，以此类推）+沿摆动坐标系的第一坐标轴正方向方向偏移L（L表示摆动幅度）。
例如，在所述第一坐标轴为X轴、第二坐标轴为Y轴时，则任意一个摆动周期对应的圆形方程可以表示为：
Figure F_220726133919377_377510004
，其中，
Figure F_220726133919455_455623005
表示在该摆动周期时圆心在摆动坐标系的X轴上的坐标值，
Figure F_220726133919520_520569006
表示在该摆动周期时圆心在摆动坐标系的Y轴上的坐标值。在本实施例中，由于第二起点坐标及第二终点坐标在摆动坐标系的X轴上，因此此时
Figure F_220726133919598_598724007
为0。
针对任意一个摆动周期，在获得该摆动周期的各所述第一时刻的第一坐标值的情况下，由于圆形方程中包括的是摆动坐标系中的两个坐标轴上的坐标值之间的关系，因此，可以将各第一时刻的第一坐标值代入该摆动周期对应的圆形方程中，从而计算得到与各第一时刻的第一坐标值对应的第三坐标值。由此，可以获得各第一时刻对应的在摆动坐标系下的三维坐标。
子步骤S1332，对各所述第二坐标值进行处理，并将得到的各处理结果代入该摆动周期对应的圆形方程，计算得到与各所述第二坐标值对应的第四坐标值。
针对任意一个摆动周期，由于该摆动周期的回调时间段需要进行回调，并且保证摆动形状为圆形，也即摆动情况如图5所示，因此，可以先对该摆动周期的回调时间段内的各第二时刻的第二坐标值进行处理，得到各第二坐标值对应的处理结果。然后，将该处理结果代入该摆动周期对应的圆形方程中，从而计算得到与各第二时刻的第二坐标值对应的第四坐标值。由此，可以获得各第二时刻对应的在摆动坐标系下的三维坐标。其中，在图5中，0~T/2与T/2~T在Y轴上的幅度相同，也即，图5中所示的摆动坐标在Y轴上的最大值相同，均为圆形半径r。
作为一种可能的实现方式，可将各所述第二坐标值代入预设处理方程中，计算得到各所述第二坐标值对应的处理结果。其中，所述预设处理方程为：
ax+b=x'；
其中，x表示第二坐标值，x'表示处理结果，在第一摆动周期且所述第二起点坐标为所述摆动坐标系原点时，a、b满足以下约束条件：a*(2r)+b=2r，a*(2r-A)+b=0，r表示圆形半径，A表示所述回调参数指示的回调值。
在另一种可能的实现方式中，所述目标形状为正弦曲线形状或余弦曲线形状，在此情况下，一个摆动周期在所述第一坐标轴上的移动距离基于摆动周期的时长及第一坐标值及第二坐标值的规划方式确定，可通过图8所示方式获得所述第三坐标值及第四坐标值。请参照图8，图8为图4中子步骤S133包括的另一种子步骤的流程示意图。在本实施例中，子步骤S133可以包括子步骤S1335~子步骤S1336。
子步骤S1335，将各所述第一时刻代入该摆动周期对应的曲线方程，计算得到与各所述第一时刻对应的第三坐标值。
子步骤S1336，将各所述第二时刻代入该摆动周期对应的曲线方程，计算得到与各所述第二时刻对应的第四坐标值。
在所述目标形状为正弦曲线形状或余弦曲线形状时，所述摆动幅度为振幅，可根据该摆动幅度及摆动频率，确定出正弦曲线方程或余弦曲线方程。其中，不同摆动周期对应的正弦曲线方程相同，不同摆动周期对应的余弦曲线方程相同。此时摆动周期对应的形状方程为正弦曲线方程或余弦曲线方程，正弦曲线方程、余弦曲线方程中包括时刻与在所述第二坐标轴上的坐标值之间的关系。
比如，在所述第二坐标轴为Y轴时，所述正弦曲线方程可以表示为：
Figure F_220726133919663_663596008
，或者
Figure F_220726133919742_742260009
，
Figure F_220726133919820_820401010
表示振动幅度，
Figure F_220726133919901_901901011
表示振动频率，
Figure F_220726133919964_964420012
为2πF（即2*PI*F）；所述余弦曲线方程可以表示为：
Figure F_220726133920042_042550013
。
针对任意一个摆动周期，可以该摆动周期的各所述第一时刻代入到目标形状对应的正弦曲线方程或余弦曲线方程中，从而计算得到各第一时刻的第一坐标值对应的第三坐标值。同理，将该摆动周期的各所述第二时刻代入到目标形状对应的正弦曲线方程或余弦曲线方程中，从而计算得到各第二时刻的第二坐标值对应的第四坐标值。如此，可获得按照正弦曲线或余弦曲线摆动时，不同位置点在所述摆动坐标系下的第一坐标轴及第二坐标轴上的坐标轴。
比如，在第一摆动周期的周期起点为摆动坐标系的原点、且所述第一坐标轴为X轴、第二坐标轴为Y轴的情况下，在摆动坐标系下，当以正弦曲线形状摆动且正弦曲线方程为
Figure F_220726133920122_122622014
时，正弦形状的摆动效果图可如图9中的a所示：在第一个摆动周期时，0~T/2内，x值由0逐渐增大，y值先增大后减小，x、y值对应的形状如图9的a中的上半部分曲线所示；在T/2~T内，x值逐渐减小但减小后仍大于0，y值先减小后增大，x、y值对应的形状如图9的a中的下半部分曲线所示。
当正弦曲线方程为
Figure F_220726133920200_200741015
时，正弦形状的摆动效果图可如图9中的b所示：在第一个摆动周期时，0~T/2内，x值由0逐渐增大，y值先减小后增大，x、y值对应的形状如图9的b中的下半部分曲线所示；在T/2~T内，x值逐渐减小但减小后仍大于0，y值先增大后减小，x、y值对应的形状如图9的b中的上半部分曲线所示。
再比如，当以余弦曲线形状摆动且余弦曲线方程为
Figure F_220726133920264_264187016
时，余弦形状的摆动效果图可如图9中的c所示：在第一个摆动周期时，0~T/2内，x值由0逐渐增大，y值逐渐减小，x、y值对应的形状如图9的c中靠近Y轴的曲线段所示；在T/2~T内，x值逐渐减小但减小后仍大于0，y值逐渐增大，x、y值对应的形状如图9的c中远离Y轴的曲线段所示。
值得说明的是，图9中的x值基于回调参数规划得到，y值基于对应的曲线方程及已得到的x值所对应的时间t计算得到。
作为一种可能的实现方式，在获得所述摆动坐标系下的摆动路径之后，可将该摆动路径发送给其他设备或者所述电子设备100中的其他器件进行其他处理。其中，所述摆动路径中包括各位置及该位置对应的时刻。
请参照图10，图10为本申请实施例提供的摆动路径规划方法的流程示意图之二。在本实施例中，所述方法还可以包括步骤S140及步骤S150。其中，所述步骤S140可以位于建立所述摆动坐标系之后，所述步骤S150可以位于步骤S130及步骤S140之后，在此不对步骤S140及步骤S150的执行位置进行具体限定。
步骤S140，获得所述基坐标系与所述摆动坐标系的变换关系。
步骤S150，根据所述变换关系，将所述摆动路径转换到所述基坐标系下，获得目标摆动路径。
在本实施例中，在建立所述摆动坐标系后，可根据基坐标系下的第一起点坐标、第一终点坐标及摆动坐标系下的第二起点坐标及第二终点坐标，获得所述基坐标系与所述摆动坐标系的变换关系。也可以通过其他方式获得所述变换关系。在获得所述摆动坐标系下的不同时刻的摆动坐标
Figure F_220726133920327_327193017
的情况下，可基于所述变换关系，将该坐标由摆动坐标系变换到基坐标系下，并将得到的结果作为目标摆动路径。该目标摆动路径中包括了位置指令，各位置指令中包括时刻、该时刻对应的在基坐标系下的坐标等。如此，通过上述坐标变换，可将三维平面中的摆动路径，转化到二维平面进行规划，再规划出的路径转换到三维平面中，从而实现目标形状的摆动规划，并且便于使用该基坐标系的设备直接执行该目标摆动路径。
比如，可以根据所述第一起点坐标、第一终点坐标、第二起点坐标及第二终点坐标，获得摆动坐标系（BD）到基坐标系（B）的转换矩阵
Figure F_220726133920405_405336018
。在获得所述摆动路径的情况下，可将摆动路径基于公式
Figure F_220726133920485_485896019
转换到基坐标系下，从而获得基坐标系下的目标摆动路径。其中，
Figure F_220726133920548_548413020
表示基坐标系下的坐标，
Figure F_220726133920626_626543021
表示摆动坐标系下的坐标。
请参照图11，图11为本申请实施例提供的摆动路径规划方法的流程示意图之三。在本实施例中，所述摆动指令中还包括起点姿态及终点姿态，所述方法还可以包括步骤S160及步骤S170。其中，步骤S160的具体执行位置可以结合实际需求确定。
步骤S160，根据所述起点姿态及所述终点姿态，通过姿态规划获得姿态规划结果。
在本实施例中，可使用姿态规划算法，规划出由所述起点姿态到所述终点姿态的姿态规划结果。其中，所述姿态规划算法可以结合实际需求设置，可以在所述基坐标系下或者摆动坐标系下进行姿态规划。
步骤S170，根据所述姿态规划结果及所述目标摆动路径，获得目标控制指令。
可根据所述姿态规划结果及所述目标摆动路径得到笛卡尔空间位姿指令
Figure F_220726133920709_709541022
，经过逆运动学计算得到每一控制周期的控制指令，如此，可获得用于实现所述目标形状的摆动的目标控制指令。其中，
Figure F_220726133920787_787677023
表示某位置对应的姿态。
可选地，在用于机器人摆动时，可将上述目标控制指令发送给所述机器人的驱动器，驱动器通过执行该目标控制指令，从而使得机器人的摆动工具进行目标形状的摆动。
为了执行上述实施例及各个可能的方式中的相应步骤，下面给出一种摆动路径规划装置200的实现方式，可选地，该摆动路径规划装置200可以采用上述图1所示的电子设备100的器件结构。进一步地，请参照图12，图12为本申请实施例提供的摆动路径规划装置200的方框示意图。需要说明的是，本实施例所提供的摆动路径规划装置200，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。所述摆动路径规划装置200可以包括：指令获得模块210、预处理模块220及规划模块230。
所述指令获得模块210，用于获得基于目标形状的摆动指令。其中，所述摆动指令中包括摆动要求、在基坐标系下的第一起点坐标及第一终点坐标。
所述预处理模块220，用于基于所述第一起点坐标及所述第一终点坐标，建立摆动坐标系，并获得所述第一起点坐标在所述摆动坐标系下的第二起点坐标、以及所述第一终点坐标在所述摆动坐标系下的第二终点坐标，其中，所述摆动坐标系包括第一坐标轴、第二坐标轴及第三坐标轴，所述第二起点坐标及所述第二终点坐标在所述第一坐标轴上，所述第三坐标轴与摆动工具的Z轴平行。
所述规划模块230，用于在所述摆动坐标系下，根据所述目标形状、第二起点坐标、第二终点坐标及摆动要求，规划得到所述目标形状的摆动路径。
可选地，在本实施例中，所述预处理模块220还用于获得所述基坐标系与所述摆动坐标系的变换关系；所述规划模块230还应用于根据所述变换关系，将所述摆动路径转换到所述基坐标系下，获得目标摆动路径。
可选地，在本实施例中，所述摆动指令中还包括起点姿态及终点姿态，所述规划模块还用于：根据所述起点姿态及所述终点姿态，通过姿态规划获得姿态规划结果；根据所述姿态规划结果及所述目标摆动路径，获得目标控制指令，其中，所述目标控制指令用于实现所述目标形状的摆动。
可选地，上述模块可以软件或固件（Firmware）的形式存储于图1所示的存储器110中或固化于电子设备100的操作***（Operating System，OS）中，并可由图1中的处理器120执行。同时，执行上述模块所需的数据、程序的代码等可以存储在存储器110中。
本申请实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的摆动路径规划方法。
综上所述，本申请实施例提供的摆动路径规划方法、装置、电子设备及可读存储介质，在获得基于目标形状的摆动指令的情况下，基于该摆动指令中在基坐标系下的第一起点坐标及第一终点坐标，建立摆动坐标系，并获得该第一起点坐标在该摆动坐标系下的第二起点坐标以及该第一终点坐标在该摆动坐标系下的第二终点坐标，其中，该摆动坐标系包括第一坐标轴、第二坐标轴及第三坐标轴，第二起点坐标及第二终点坐标在第一坐标轴上，第三坐标轴与摆动工具的Z轴平行；然后，在该摆动坐标系下，根据目标形状、该第二起点坐标、第二终点坐标及摆动指令中的摆动要求，规划得到目标形状的摆动路径。如此，可规划出基于目标形状的摆动路径，以便控制摆动工具自动化摆动，从而实现相应的焊接或喷涂等，以提升工作效率。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种摆动路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：
获得基于目标形状的摆动指令，其中，所述摆动指令中包括摆动要求、在基坐标系下的第一起点坐标及第一终点坐标；
基于所述第一起点坐标及所述第一终点坐标，建立摆动坐标系，并获得所述第一起点坐标在所述摆动坐标系下的第二起点坐标、以及所述第一终点坐标在所述摆动坐标系下的第二终点坐标，其中，所述摆动坐标系包括第一坐标轴、第二坐标轴及第三坐标轴，所述第二起点坐标及所述第二终点坐标在所述第一坐标轴上，所述第三坐标轴与摆动工具的Z轴平行，所述摆动坐标系的原点为所述第一起点坐标表示的位置；
在所述摆动坐标系下，根据所述目标形状、第二起点坐标、第二终点坐标及摆动要求，规划得到所述目标形状的摆动路径；
其中，所述摆动要求包括摆动幅度、摆动频率及回调参数，一个摆动周期内在所述第一坐标轴上的移动距离根据所述回调参数确定，摆动时在所述第三坐标轴上的坐标值为0，所述在所述摆动坐标系下，根据所述目标形状、第二起点坐标、第二终点坐标及摆动要求，规划得到所述目标形状的摆动路径，包括：
依次针对各摆动周期，确定该摆动周期的周期起点在所述第一坐标轴上的起点坐标值，其中，所述起点坐标值根据所述第二起点坐标确定，所述摆动周期包括沿时间顺序依次分布的非回调时间段及回调时间段；
基于所述起点坐标值，规划得到在所述非回调时间段内各第一时刻在所述第一坐标轴上的第一坐标值，并根据所述回调参数规划得到所述回调时间段内各第二时刻在所述第一坐标轴上的第二坐标值，其中，在一个摆动周期内，所述非回调时间段在第一坐标轴上的移动距离大于所述回调时间段在所述第一坐标轴上的移动距离；
根据该摆动周期对应的所述目标形状的形状方程、各所述第一时刻的第一坐标值及各所述第二时刻的第二坐标值，获得各所述第一时刻在第二坐标轴上的第三坐标值及各所述第二时刻在所述第二坐标轴上的第四坐标值，其中，所述形状方程基于所述摆动幅度确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述目标形状为圆形时，所述摆动幅度为圆形半径，所述根据该摆动周期对应的所述目标形状的形状方程、各所述第一时刻的第一坐标值及各所述第二时刻的第二坐标值，获得各所述第一时刻在第二坐标轴上的第三坐标值及各所述第二时刻在所述第二坐标轴上的第四坐标值，包括：
将各所述第一坐标值代入该摆动周期对应的圆形方程，计算得到与各所述第一坐标值对应的第三坐标值；
对各所述第二坐标值进行处理，并将得到的各处理结果代入该摆动周期对应的圆形方程，计算得到与各所述第二坐标值对应的第四坐标值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对各所述第二坐标值进行处理，包括：
将所述第二坐标值代入预设处理方程中，计算得到所述处理结果，其中，所述预设处理方程为：
ax+b=x'；
其中，x表示第二坐标值，x'表示处理结果，在第一摆动周期且所述第二起点坐标为所述摆动坐标系原点时，a、b满足以下约束条件：a*(2r)+b=2r，a*(2r-A)+b=0，r表示圆形半径，A表示所述回调参数指示的回调值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述目标形状为正弦曲线形状或余弦曲线形状时，所述摆动幅度为振幅，所述根据该摆动周期对应的所述目标形状的形状方程、各所述第一时刻对应的第一坐标值及各所述第二时刻对应的第二坐标值，获得各所述第一时刻对应的在第二坐标轴上的第三坐标值及各所述第二时刻对应的在所述第二坐标轴上的第四坐标值，包括：
将各所述第一时刻代入该摆动周期对应的曲线方程，计算得到与各所述第一时刻对应的第三坐标值，其中，所述曲线方程中包括时刻与所述第二坐标轴上的坐标值之间的关系；
将各所述第二时刻代入该摆动周期对应的曲线方程，获得与各所述第二时刻对应的第四坐标值。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获得所述基坐标系与所述摆动坐标系的变换关系；
根据所述变换关系，将所述摆动路径转换到所述基坐标系下，获得目标摆动路径。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述摆动指令中还包括起点姿态及终点姿态，所述方法还包括：
根据所述起点姿态及所述终点姿态，通过姿态规划获得姿态规划结果；
根据所述姿态规划结果及所述目标摆动路径，获得目标控制指令，其中，所述目标控制指令用于实现所述目标形状的摆动。
7.一种摆动路径规划装置，其特征在于，所述装置包括：
指令获得模块，用于获得基于目标形状的摆动指令，其中，所述摆动指令中包括摆动要求、在基坐标系下的第一起点坐标及第一终点坐标；
预处理模块，用于基于所述第一起点坐标及所述第一终点坐标，建立摆动坐标系，并获得所述第一起点坐标在所述摆动坐标系下的第二起点坐标、以及所述第一终点坐标在所述摆动坐标系下的第二终点坐标，其中，所述摆动坐标系包括第一坐标轴、第二坐标轴及第三坐标轴，所述第二起点坐标及所述第二终点坐标在所述第一坐标轴上，所述第三坐标轴与摆动工具的Z轴平行，所述摆动坐标系的原点为所述第一起点坐标表示的位置；
规划模块，用于在所述摆动坐标系下，根据所述目标形状、第二起点坐标、第二终点坐标及摆动要求，规划得到所述目标形状的摆动路径；
其中，所述摆动要求包括摆动幅度、摆动频率及回调参数，一个摆动周期内在所述第一坐标轴上的移动距离根据所述回调参数确定，摆动时在所述第三坐标轴上的坐标值为0，所述规划模块具体用于：
依次针对各摆动周期，确定该摆动周期的周期起点在所述第一坐标轴上的起点坐标值，其中，所述起点坐标值根据所述第二起点坐标确定，所述摆动周期包括沿时间顺序依次分布的非回调时间段及回调时间段；
基于所述起点坐标值，规划得到在所述非回调时间段内各第一时刻在所述第一坐标轴上的第一坐标值，并根据所述回调参数规划得到所述回调时间段内各第二时刻在所述第一坐标轴上的第二坐标值，其中，在一个摆动周期内，所述非回调时间段在第一坐标轴上的移动距离大于所述回调时间段在所述第一坐标轴上的移动距离；
根据该摆动周期对应的所述目标形状的形状方程、各所述第一时刻的第一坐标值及各所述第二时刻的第二坐标值，获得各所述第一时刻在第二坐标轴上的第三坐标值及各所述第二时刻在所述第二坐标轴上的第四坐标值，其中，所述形状方程基于所述摆动幅度确定。
8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现权利要求1-6中任意一项所述的摆动路径规划方法。
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