CN111319038B - 轨道生成系统和轨道生成方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及轨道生成系统和轨道生成方法。轨道生成系统包括：生成其上移动体或夹持器从开始位置移动到目标位置的轨道的计算单元，以及评估多个轨道候选的评估单元。计算单元利用与预定夹持条件相关联的多个自由度，在其中可以在预定期间中计算候选的范围、其中可以在预定处理量中计算其的范围、以及其中可以计算预定数量的轨道候选的范围中的至少一个中，生成通向包括目标位置及其近旁的目标区域的轨道候选。评估单元基于评估项目，对生成的轨道候选进行评估，并且计算单元使用基于评估选择的一个轨道候选来生成轨道。

Description

轨道生成系统和轨道生成方法

技术领域

本发明涉及轨道生成系统和轨道生成方法。例如，本发明涉及用于生成其上诸如机器人的移动体移动到目标位置的轨道的轨道生成装置和轨道生成方法。

背景技术

日本专利No.5724919(JP5724919 B)中公开的轨道生成系统包括计算单元和存储装置，所述计算单元生成诸如机器人的移动体不干扰障碍物的轨道，所述存储装置存储轨道。JP 5724919 B的轨道生成系统从存储在存储装置中的多个轨道中选择适合于当前环境的轨道。然后，系统从所选择的轨道中提取不干扰任何障碍物的轨道部分，并且将从其分支延伸的相反端连接到移动体的轨道的开始位置和目标位置，从而生成最终的单个轨道。

发明内容

在一些情况下，JP 5724919B的轨道生成系统需要相当长的时间来计算轨道。因此，期望提供用于生成具有夹持器的移动体的轨道的轨道生成系统，该系统可以在生成移动体或其夹持器的到“适合夹持”的目标位置的轨道时，在抑制精度降低的同时减少计算时间。

本发明提供了轨道生成系统和轨道生成方法，其使得可以在抑制精度降低的同时减少计算时间。

根据本发明的第一方面的轨道生成系统包括执行用于生成移动体或移动体的夹持器从开始位置移动到目标位置的轨道的计算的计算单元，以及评估用于生成轨道的多个轨道候选的评估单元。计算单元利用与预定夹持条件相关联的多个自由度，在其中允许在预定期间中计算轨道候选的范围、其中允许在预定处理量中计算轨道候选的范围、以及其中允许计算预定数量的轨道候选的范围中的至少一个中，生成通向包括目标位置和目标位置的近旁的目标区域的轨道候选。评估单元基于评估项目对由计算单元生成的轨道候选进行评估，并且计算单元使用基于评估选择的轨道候选中的一个来生成轨道。利用这种构成，轨道生成系统可以生成大量轨道候选，同时抑制计算中精度的降低。此外，计算单元可以利用与预定夹持条件相关联的多个自由度，在其中允许在预定期间中计算候选的范围、其中允许在预定处理量中计算候选的范围、以及其中允许计算预定数量的轨道候选的范围中的一个中，可以生成通向包括目标位置和目标位置的近旁的目标区域的轨道候选。

计算单元可以以预定期间的均匀间隔，将基于评估选择的轨道候选的更靠近开始位置的部分作为其上移动体或夹持器在预定期间内移动的微小轨道连接到开始位置或者紧前方的微小轨道，并且通过从开始位置顺序地连接微小轨道来产生轨道。利用这种构成，通过轨道的生成，移动体可以实时平滑地移动。

此外，计算单元可以从开始位置或紧前方的微小轨道的更靠近目标位置的一侧，生成通向目标区域的轨道候选。利用这种构成，在预定期间中可以计算轨道候选的范围内，计算单元可以生成尽可能多的轨道候选。

移动体可以具有主体、将夹持器连接到主体的连杆和关节，以及具有可变视角的相机。使用将移动体的位置、连杆的位置、关节的旋转角度、和视角中的至少一个保持在预定范围内的第一约束条件，作为预定夹持条件，计算单元可以生成轨道候选。利用该构成，计算单元基于第一约束条件生成轨道候选，使得可以限制关节等的移动，并且可以减少生成时间。

评估单元可以在评估项目中包括在轨道候选的长度较小时提供较高的评估的轨道长度的条件，或者对期望被尽可能实现的状态给出较高评估的第二约束条件。利用这种构成，可以将移动体等的位置和姿势控制为优选的位置和姿势。

此外，轨道生成系统还可以包括检查单元，所述检查单元在干扰避免的方面检查轨道候选中的每一个的可行性。检查单元可以从基于评估选择的轨道候选中顺序地检查可行性，并选择满足可行性的轨道候选。计算单元可以使用由检查单元选择的轨道候选来生成轨道。利用这种构成，通过评估和检查候选者可以确保轨道候选的可行性。

轨道生成系统可以进一步包括优化单元，所述优化单元优化移动体或夹持器的驱动，以使移动体或夹持器在由计算单元生成的轨道上可移动。通过这种布置，移动体和夹持器可以平滑地移动。

计算单元可以使用解析解来生成轨道候选。利用这种构成，计算单元可以高速计算轨道候选；因此，它可以随着移动体和夹持器的移动实时生成轨道。

根据本发明的第二方面的轨道生成方法包括利用与预定夹持条件相关联的多个自由度，在其中允许在预定期间中计算轨道候选的范围、其中允许在预定处理量中计算轨道候选的范围、以及其中允许计算预定数量的轨道候选的范围中的至少一个中，生成通向目标区域的多个轨道候选，所述目标区域包括移动体或移动体的夹持器的目标位置和目标位置的近旁，基于评估项目进行生成的轨道候选的评估，以及使用基于评估选择的轨道候选中的一个，执行用于生成移动体或移动体的夹持器从开始位置移动到目标位置的轨道的计算。

根据本发明，可以提供能够在抑制精度降低的同时减少计算时间的轨道生成系统。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的典型实施例的特征、优点、以及技术和工业重要性，附图中相似的数字表示相似的元件，并且其中：

图1是示出根据一个实施例的移动体的构成的视图；

图2是示出根据实施例的移动体的构成的框图；

图3是通过示例示出由根据实施例的轨道生成系统的计算单元生成的轨道候选的视图；

图4是通过示例表示根据实施例的轨道生成系统所使用的夹持条件的视图；

图5是通过示例表示根据实施例的轨道生成系统所使用的约束条件的类型的视图；

图6是示出在根据实施例的轨道生成系统中，在评估单元评估由计算单元生成的轨道候选时的通过评估单元获得的结果的视图；

图7是示出由根据实施例的轨道生成系统的计算单元生成的轨道候选的视图；

图8是示出由根据实施例的轨道生成系统的计算单元生成的轨道候选的视图；以及

图9是示出根据实施例的轨道生成方法的流程图。

具体实施方式

将参考附图描述本发明的一个实施例。然而，应该理解，本发明不限于如下实施例。此外，为了清楚说明，根据需要简化了以下描述和附图。

将描述根据实施例的轨道生成系统。本实施例的轨道生成系统生成其上例如诸如机器人的移动体的诸如手的夹持器被移动的轨道。首先，将描述包括轨道生成系统的移动体的构成。然后，将描述通过轨道生成系统生成移动体和夹持器的轨道的方法。

图1示出了根据实施例的移动体1的构成。图2是示出根据实施例的移动体1的构成的框图。如图1和图2中所示，移动体1包括主体10、连杆11、关节12、夹持器20、驱动器30、传感器40、控制器50、和轨道生成系统60。移动体1例如是机器人。

主体10提供移动体1的躯干。移动体1的夹持器20附接到主体10。此外，轮子和用于旋转轮子的电动机安装在主体10下方，作为用于移动主体10的驱动器30。例如，主体10随着轮子的旋转而移动。用于移动主体10的驱动器30不限于轮子和用于旋转轮子的电动机，而是可以是允许用两条腿行走的腿部等。

连杆11和关节12设置在主体10和夹持器20之间。夹持器20经由连杆11和关节12附接到主体10。连杆11中的每一个是类似杆的构件，例如，扮演骨的角色。关节12中的每一个将诸如主体10和连杆11、连杆11和连杆11、或连杆11和夹持器20的构件彼此可旋转地耦合。关节12设置有驱动器30。关节12的驱动器30例如是致动器。关节12在由驱动器30驱动时旋转。

夹持器20例如是机器人的手。夹持器20经由连杆11和关节12附接到主体10。因此，夹持器20由于关节12的旋转而移动。

驱动器30包括安装在主体10下方的轮子和使轮子旋转的电动机，以及使关节12旋转的致动器。当主体10移动时，夹持器20也移动。

传感器40检测移动体1的位置。更具体地，传感器40检测主体10和夹持器20的位置。例如，传感器40是安装在主体上方的相机13，并且拍摄主体10、夹持器20、及其周围的图像。相机13经由关节12附接到主体10。相机13可以通过关节12的驱动器30改变成像方向。此外，传感器40可以是安装在夹持器20上的相机13。夹持器20的相机13拍摄要被夹持的物体的图像。当夹持器20移动时，夹持器20的相机13可以改变成像方向。相机13的视角是可变的，并且相机13可以拍摄靠近相机13的物体或远离相机13的物体的图像。传感器40基于相机13拍摄的图像，检测主体10和夹持器20的位置。

传感器40可以是设置在驱动器30中的电动机和致动器上的编码器的形式。传感器40可以基于测量的旋转信号检测主体10和夹具20的位置。此外，传感器40获得关节12的旋转角度。传感器40将如此检测到的位置信息和旋转角度信息输出到控制器50。

传感器40还检测移动体1的速度(速率和方向)和角速度(速率和方向)。更具体地，传感器40检测主体10和夹持器20的速率和角速度。传感器40可以从由相机13以给定间隔拍摄的多个图像检测主体10和夹持器20的速率和角速度，或者可以通过使用设置在电动机和致动器上的编码器检测主体10和夹持器20的速率和角速度。传感器40将检测到的速度信息和角速度信息输出到控制器50。

控制器50控制移动体1的动作。控制器50基于由传感器40检测的主体10和夹持器20的位置、旋转角度、速度(速率和方向)、和角速度(速率和方向)控制主体10和夹持器20的移动。更具体地，控制器50控制电动机和关节12的旋转的角速度，从而控制主体10和夹持器20的移动。例如，控制器50是通用计算机。

轨道生成系统60包括计算单元61、评估单元62、检查单元63、和优化单元64。

计算单元61执行用于生成轨道70的计算，移动体1或移动体1的夹持器20在轨道70上从开始位置S移动到目标位置G。更具体地，计算单元61生成多个轨道候选，并从所生成的轨道候选中生成轨道70。

图3示出了由根据实施例的轨道生成系统60的计算单元61生成的轨道候选。如图3所示，计算单元61执行用于生成通向包括目标位置G和目标位置G的近旁的目标区域GA的多个轨道候选71a-71e的计算。轨道候选71a-71e中的每一个具有成为到目标位置G的轨道70的潜力。轨道候选71a-71e可以连接到其上移动体1或夹持器20实时移动的轨道70。例如，存在数百个轨道候选，并且一些轨道候选71a-71e通过示例的方式在图3中示出。

计算单元61生成引导向具有包括目标位置G及其近旁的特定范围的目标区域GA的轨道候选71a-71e，而不是生成引导向作为目标位置G的一个点的轨道70。对于每个计算改变近旁的范围。例如，当开始位置S远离目标位置G时，近旁的范围可以是宽的。当开始位置S接近目标位置G时，近旁的范围可以是窄的。还可以关于一个或多个预定夹持条件确定近旁的范围。通过生成引导向目标区域GA的轨道候选71a-71e，计算单元61可以生成其上移动体1或夹持器20实时移动的轨道70，同时确保提供给轨道70一定程度的充分的精度。

计算单元61利用与预定夹持条件相关联的多个自由度生成轨道候选71a-71e。预定夹持条件意指用于将移动体1的位置和姿势、连杆11的位置、关节12的旋转角度、相机13的视角等保持在预定范围内的条件。多个自由度与预定夹持条件相关联。例如，可以对于用于将移动体1的位置保持在预定范围内的条件设置关于预定范围内的多个位置的多个自由度。例如，对于用于将关节12的旋转角度保持在预定范围内的条件，可以设定关于预定范围内的多个角度的多个自由度。

通过示例，图4指出了由根据实施例的轨道生成系统60使用的夹持条件。如图4所示，夹持条件可以被分类为例如四个约束条件，即，目标的第一约束条件(硬约束条件)、目标的第二约束条件(软约束条件)、路径的第一约束条件(硬约束条件)、和路径的第二约束条件(软约束条件)。目标的第一约束条件和目标的第二约束条件是当夹持器20夹持待夹持的物体时使用的约束条件。路径的第一约束条件和路径的第二约束条件是关于在夹持器20夹持物体之前所采取的轨道70的约束条件。

例如，目标的第一约束条件意指其中移动体1和夹持器20必须放置在轨道70的目标位置G处的条件或状态。条件的一个具体示例是夹持器20位于能够夹持待夹持物体的位置。例如，目标的第二约束条件意指由在轨道70的目标位置G处的移动体1和夹持器20尽可能地实现的期望的条件或状态。条件的一个具体示例是移动体1不会过度延伸其姿势。

例如，路径的第一约束条件意指其中移动体1和夹持器20必须被放置在轨道70的整个长度上的条件或状态。条件的一个具体示例是，例如当夹持器20拉动桌子的抽屉时，夹持器20遵循直线轨道。例如，路径的第二约束条件意指由在轨道70的整个长度上的移动体1和夹持器20尽可能地满足期望的条件或状态。条件的一个具体示例是移动体1在其移动期间尽可能不移动其手。

通过示例，图5指示了由根据本实施例的轨道生成系统60使用的约束条件的类型。如图5所示，约束条件的类型包括例如“TSR”约束条件、“RangeJoint”约束条件、和“Visibility”约束条件。

与连杆11相关的“TSR”约束条件意指用于将连杆11的位置和姿势以及夹持器20的位置和姿势保持在给定范围内的条件。例如，“TSR”约束条件可以表示为六维超立方体(X轴方向上的位置，Y轴方向上的位置，Z轴方向上的位置，关于ψ轴的旋转，关于θ轴的旋转，关于φ轴的旋转)。因此，例如，门打开的轨道可以由单个轨道表示。“TSR”约束条件可以用作四组约束条件中的任意一个，即，从上面提到的目标的第一约束条件到路径的第二约束条件。

与关节12相关的“RangeJoint”约束条件意指用于将关节12保持在给定范围内的条件。利用这些约束条件，可以表示移动体1、连杆11、和相机13的位置和方向。“RangeJoint”约束条件也可以用作四组约束条件中的任意一个，即，从目标的第一约束条件到路径的第二约束条件。

与相机13的视角相关的“Visibility”约束条件意指将指定坐标保持在指定相机13的视野中的条件。可以使用“Visibility”约束条件用作四组约束条件中的任意一个，即，从目标的第一约束条件到路径的第二约束条件。

计算单元61生成轨道候选71a至71e以及与目标的预定第一约束条件和路径的第一约束条件相关联的多个自由度。计算单元61使用用于将移动体1的位置、连杆11的位置、关节12的旋转角度、和相机13的视角中的至少一个保持在预定范围或范围内的第一约束条件，作为预定夹持条件，来生成轨道候选71a至71e。

计算单元61生成轨道候选71a-71e的所用的方法不限于任何特定方法。例如，该方法可以是例如基于解析解的轨道生成方法，所述轨道生成方法用于在由连杆11和关节12组成的操纵器中使用关于彼此成直角延伸的三个轴的旋转运动的解析解来计算轨道候选71a-71e，或者可以是使用查找表等的基于存储器的轨道生成方法。期望计算单元61使用日本未审查专利申请公开No.2017-42868(JP 2017-42868A)中描述的解析解来生成轨道候选。由于基于解析解的轨道生成方法允许高速计算，因此可以随着移动体1和夹持器20的移动实时生成轨道70。

计算单元61在允许在预定期间TS中计算候选的范围内生成多个轨道候选71a-71e。预定期间TS是例如其中计算单元61生成数百个轨道候选71a-71e的期间。预定期间TS例如是200毫秒(ms)。计算单元61以预定期间TS的均匀间隔生成轨道候选71a-71e。此外，计算单元61可以在允许在预定处理量中计算候选的范围内，生成轨道候选71a-71e。此外，计算单元61可以在允许计算预定数量的轨道候选的范围内生成轨道候选71a至71e。因此，计算单元61利用与预定夹持条件相关联的多个自由度，在其中允许在预定期间中计算候选的范围、其中允许在预定处理量中计算其的范围、以及其中允许计算预定数量的轨道候选的范围中的至少一个中，生成通向包括目标位置G和目标位置G的近旁的目标区域GA的多个轨道候选。预定期间、预定处理量和预定数量仅需要满足能够生成轨道候选的条件，并且可以是已经设定和确定的设置期间、设定处理量和设定数量。计算单元61还可以使用与预定夹持条件相关联的多个自由度，在其中允许在预定期间中计算候选的范围、其中允许在预定处理量中计算其的范围以及其中允许计算预定数量的轨道候选的范围中的任意一个范围中，生成通向包括目标位置G和目标位置G的近旁的目标区域GA的多个轨道候选。

例如，如图3所示，轨道候选71a-71e在时间t2和时间t3之间的预定期间TS中生成。然后，到达时间t3时，从轨道候选71a-71e中选择轨道70。在时间t1和时间t2之间，生成移动体1或夹持器20在时间t2和时间t3之间移动的轨道70。因此，计算单元61周期性地生成可以在下一个期间(从时间t3)连接到当前时间(时间t2到时间t3)的轨道70的轨道候选71a-71e。计算单元61在单个预定期间TS中生成尽可能多的满足预定第一约束条件的各种轨道候选71a-71e。

评估单元62执行对轨道70的评估。更具体地，评估单元62基于一个或多个评估项目来评估生成的轨道候选71a-71e。

图6示出了在根据本实施例的轨道生成系统60中当评估单元62评估由计算单元61生成的轨道候选71a-71e时获得的结果。如图6所示，评估单元62基于评估项目将轨道候选71b、71a、71c、71d和71e排序为No.1至No.5。评估单元62用于排名的评估项目包括例如尽可能优选地满足的第二约束条件。此外，评估项目包括轨道长度的条件。轨道长度的条件是轨道候选71a-71e随着轨道长度的减小而更高的评估。轨道长度是沿轨道候选71a-71e中的每一个的测量的长度。

检查单元63在干扰避免的方面检查每个轨道候选71a-71e的可行性。检查单元63从评估单元62评估的轨道候选71a至71e中接收最高评估的轨道候选71b检查可行性。可行性指示所讨论的轨道候选是否被成功建立为轨道。例如，通过确定轨道候选是否成功避免干扰来确定可行性。即，当轨道候选71a-71e避免干扰时，满足可行性。更具体地，检查单元63使用地图执行3D干涉检查或2D干涉检查。然后，检查单元63选择满足可行性的轨道候选71b。

通过示例，图7示出了由根据实施例的轨道生成系统60的计算单元61生成的轨道候选71b。如图7所示，计算单元61使用基于评估选择的轨道候选71b来生成轨道70。或者计算单元61使用由检查单元63选择的轨道候选71b来生成轨道。更具体地，计算单元61以预定期间TS的均匀间隔，将高评估轨道候选71b或者由检查单元63选择的轨道候选71b的更靠近开始位置S的部分，作为微小轨道73，连接到开始位置S或者紧前方的微小轨道73。更具体地，计算单元61将轨道候选71b的更靠近开始位置S的部分，作为移动体1或夹持器20在时间t3和时间t4之间行进的微小轨道73，连接到直到到达时间t3时生成的轨道70。

以这种方式，计算单元61通过从开始位置S侧顺序地且周期性地连接多个微小轨道73来生成轨道70。微小轨道73是其上移动体1或夹持器20在预定期间TS中移动的轨道候选71b的一部分。

通过示例，图8示出了由根据实施例的轨道生成系统60的计算单元61生成的轨道候选71f-71j。如图8所示，在下一个预定期间TS(时间t3到时间t4)，计算单元61生成轨道候选71f-71j。此时，计算单元61从紧前方的微小轨道73的目标位置G侧(在时间t4的位置)生成通向目标区域GA的轨道候选71f-71j。计算单元61重复轨道候选的生成直到移动体1或夹持器20到达目标位置G。

优化单元64优化移动体1或夹持器20的驱动，使得移动体1或夹持器20能够以最高允许速度在生成的轨道上移动。更具体地，优化单元64控制驱动器30，以便优化主体10、连杆11、关节12、和相机13的驱动。优化单元64优化驱动器30的驱动，使得移动体1或者夹持器20实际上能够实际上以最高允许速度在生成的几何轨道70上移动。

轨道生成方法

接下来，将描述轨道生成方法。图9是示出根据实施例的轨道生成方法的流程图。如图9的步骤S11所示，在预定期间TS中生成多个轨道候选71a-71e。更具体地，使用与预定夹持条件相关联的多个自由度，计算单元61生成通向目标区域GA的轨道候选71a-71e。计算单元61在允许在预定期间TS中计算候选的范围内，生成尽可能多的轨道候选71a-71e。预定期间TS例如是200毫秒。此外，例如，计算单元61基于第一约束条件作为预定夹持条件生成轨道候选71a-71e。在这方面，计算单元61可以在允许在预定处理量中计算候选的范围内生成轨道候选71a-71e，或者可以在允许计算轨道候选的预定数量的范围内生成轨道候选71a-71e。

接下来，如步骤S12所示，评估由此生成的轨道候选71a-71e。评估单元62基于一个或多个评估项目来评估生成的轨道候选71a-71e。评估项目包括例如轨道长度的条件或第二约束条件。在这方面，评估项目不限于轨道长度的条件和第二约束条件，而是可以使用其他评估项目。

然后，如步骤S13所示，以评估的顺序检查轨道候选71a-71e的可行性。检查单元63按照从接收最高评估的轨道候选71b的顺序检查由评估单元62评估的轨道候选71a-71e的可行性。检查单元63选择满足可行性的轨道候选71b。然后，检查单元63输出所选择的轨道候选71b。

然后，如步骤S14所示，轨道候选71b连接到紧前方的轨道70。计算单元61使用由检查单元63选择的轨道候选71b等生成轨道70。更具体地，计算单元61将接收来自评估单元62的高评估并且由检查单元63选择的轨道候选71b的更靠近开始位置S的部分，作为微小轨道73，连接到紧前方的微小轨道73。以这种方式，多个微小轨道73从开始位置S侧顺序地且周期性地连接，以便生成轨道70。因此，轨道70由微小轨道73组成。

然后，如步骤S15所示，优化轨道70。优化单元64优化移动体1或夹持器20的驱动，使得移动体1或夹持器20能够以最高允许速度在生成的轨道70上移动。

然后，如步骤S16所示，确定移动体1或夹持器20是否已到达目标位置G。计算单元61通过将移动体1或夹持器20的位置与目标位置G进行比较，确定移动体1或夹持器20是否已到达目标位置G。当确定移动体1或夹持器20尚未到达目标位置G时，计算单元61返回步骤S11。然后，重复这个过程。即，计算单元61从微小轨道73的目标位置G侧生成通向目标区域GA的多个轨道候选71f-71j。

另一方面，当计算单元61在步骤S16中确定移动体1或夹持器20已到达目标位置G时，完成处理。以这种方式，轨道生成系统60可以生成轨道70。

接下来，将描述本实施例的效果。在本实施例中，计算单元61生成通向目标区域GA的多个轨道候选71a-71e，所述目标区域GA包括目标位置G和目标位置G的近旁。由于目标位置G被扩展到包括其近旁的目标区域GA，计算单元61可以生成许多轨道候选71a-71e，同时将计算精度的降低抑制到一定水平。此外，由于目标位置G被扩展到包括其近旁的目标区域GA，所以可以缩短要生成单个轨道候选所需的计算时间，并且计算单元61可以在预定期间TS中生成尽可能多的轨道候选71a-71e。

此外，由于基于第一约束条件生成轨道候选71a-71e，因此可以限制关节12的移动等，并且可以减少计算时间。因此，可以在允许的预定期间TS中生成轨道候选71a-71e。尽管精度保持在一定水平，然而评估和检查轨道候选71a-71e，以便确定地建立轨道。因此，通过轨道70的生成可以实时地平滑地移动诸如机器人的移动体1。

传统的轨道生成系统被分为两类，即诸如快速探索随机树(RRT)和概率路线图(PRM)的全局轨道生成系统，以及使用例如Jacobian的微分运动学的轨道生成系统。全局轨道生成系统从开始位置S到目标位置G搜索整个轨道70；因此，生成轨道70需要很长时间。

在本实施例中，目标位置G扩展到包括目标位置G的近旁的目标区域GA，并且系统生成尽可能多的轨道候选71a-71e。因此，用于生成轨道70的计算的精度可以保持在一定水平，并且可以减少计算时间。

评估单元62包括作为评估项目的第二约束条件。因此，可以将移动体1的位置、姿势等控制为优选的。

计算单元61将高度评估的轨道候选71b的更靠近开始位置S的部分作为微小轨道73连接到开始位置S或紧前方的微小轨道73；以这种方式，通过从开始位置S侧顺序地且周期性地连接多个微小轨道73来生成轨道70。因此，移动体1或夹持器20可以在轨道70上平滑地移动。

虽然已经描述了本发明的一个实施例，但是本发明不限于上述构成，而是可以在不脱离本发明的技术概念的情况下改变实施例。例如，诸如机器人的包括根据实施例的轨道生成系统的移动体1包括在本发明的技术概念中。

Claims (7)

1.一种轨道生成系统，其包括：

计算单元，所述计算单元执行用于生成其上移动体或所述移动体的夹持器从开始位置移动到目标位置的轨道的计算；以及

评估单元，所述评估单元评估用于生成所述轨道的多个轨道候选，其中，

所述计算单元利用与预定夹持条件相关联的多个自由度，在其中允许在预定期间中计算所述轨道候选的范围、其中允许在预定处理量中计算所述轨道候选的范围、以及其中允许计算预定数量的所述轨道候选的范围中的至少一个中，生成通向目标区域的所述轨道候选，所述目标区域包括所述目标位置和所述目标位置的近旁，

所述评估单元基于评估项目进行对由所述计算单元生成的所述轨道候选的评估，

所述计算单元使用基于所述评估选择的所述轨道候选中的一个来生成所述轨道，

所述计算单元以所述预定期间的均匀间隔，将基于所述评估选择的所述轨道候选的更靠近所述开始位置的部分，作为其上所述移动体或所述夹持器在所述预定期间内移动的微小轨道，连接到所述开始位置或紧前方的微小轨道，并且通过从所述开始位置顺序地连接多个所述微小轨道来生成所述轨道，并且

所述计算单元从所述开始位置或所述紧前方的微小轨道的更靠近所述目标位置的一侧，生成通向所述目标区域的所述轨道候选。

2.根据权利要求1所述的轨道生成系统，其特征在于：

所述移动体具有主体、将所述夹持器连接到所述主体的连杆和关节、以及具有可变视角的相机；以及

所述计算单元使用将所述移动体的位置、所述连杆的位置、所述关节的旋转角度、和所述视角中的至少一个保持在预定范围内的第一约束条件，作为所述预定夹持条件，生成所述轨道候选。

3.根据权利要求1或2所述的轨道生成系统，其特征在于，所述评估单元在所述评估项目中包括在所述轨道候选的长度较小时提供较高的评估的轨道长度的条件，或者对期望要被尽可能实现的状态给出更高的评价的第二约束条件。

4.根据权利要求1或2所述的轨道生成系统，其特征在于，进一步包括检查单元，所述检查单元在干扰避免的方面检查所述轨道候选中的每一个的可行性，其中：

所述检查单元从基于所述评估选择的所述轨道候选中顺序地检查所述可行性，并且选择满足所述可行性的所述轨道候选；以及

所述计算单元使用由所述检查单元选择的所述轨道候选来生成所述轨道。

5.根据权利要求1或2所述的轨道生成系统，其特征在于，进一步包括优化单元，所述优化单元优化所述移动体或所述夹持器的驱动，以使所述移动体或所述夹持器在由所述计算单元生成的所述轨道上可移动。

6.根据权利要求1或2所述的轨道生成系统，其特征在于，所述计算单元使用解析解来生成所述轨道候选。

7.一种轨道生成方法，其特征在于包括：

利用与预定夹持条件相关联的多个自由度，在其中允许在预定期间中计算轨道候选的范围、其中允许在预定处理量中计算所述轨道候选的范围、以及其中允许计算预定数量的所述轨道候选的范围中的至少一个中，生成通向目标区域的多个所述轨道候选，所述目标区域包括移动体或所述移动体的夹持器的目标位置和所述目标位置的近旁；

基于评估项目，进行对生成的所述轨道候选的评估；以及

使用基于所述评估选择的所述轨道候选中的一个，执行用于生成其上所述移动体或所述移动体的所述夹持器从开始位置移动到所述目标位置的轨道的计算，

其中，

所述计算单元以所述预定期间的均匀间隔，将基于所述评估选择的所述轨道候选的更靠近所述开始位置的部分，作为其上所述移动体或所述夹持器在所述预定期间内移动的微小轨道，连接到所述开始位置或紧前方的微小轨道，并且通过从所述开始位置顺序地连接多个所述微小轨道来生成所述轨道，并且

所述计算单元从所述开始位置或所述紧前方的微小轨道的更靠近所述目标位置的一侧，生成通向所述目标区域的所述轨道候选。

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