軌跡規(guī)劃ppt課件(已修改)
2025-01-27 13:49 本頁(yè)面
【正文】 第六章 機(jī)器人的軌跡規(guī)劃 機(jī)器人的規(guī)劃是分層次的，先從高層的任務(wù)規(guī)劃、動(dòng)作規(guī)劃再到手部的軌跡規(guī)劃和關(guān)節(jié)的軌跡規(guī)劃。 任務(wù)規(guī)劃、動(dòng)作規(guī)劃屬于機(jī)器人高級(jí)規(guī)劃的范疇，一般依賴人來完成。把任務(wù)分解為一系列子任務(wù)的規(guī)劃稱為 任務(wù)規(guī)劃 。將每個(gè)子任務(wù)分解為一系列動(dòng)作的規(guī)劃稱為動(dòng)作規(guī)劃 。 工業(yè)機(jī)器人通常具有軌跡規(guī)劃和底層的控制功能。操作人員機(jī)械手末端的目標(biāo)位置和方位，以及運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)的速度，機(jī)器人控制器便可確定出達(dá)到目標(biāo)的關(guān)節(jié)軌跡。 這里所謂的軌跡是指操作臂在運(yùn)動(dòng)過程中的位移、速度和加速度。 機(jī) 器 人 倒 水 動(dòng) 作 的 規(guī) 劃 層 次倒 一 杯 水取 一 個(gè) 杯 子找 到 水 壺 打 開 水 壺 把 水 倒 入 杯 中提 起 水 壺 到杯 口 上 方把 水 壺 傾 斜 把 水 壺 豎 直把 水 壺 放 回原 處手 部 從 A 點(diǎn) 移 動(dòng) 到 B 點(diǎn)關(guān) 節(jié) 從 A 點(diǎn) 移 動(dòng) 到 B 點(diǎn)路 徑 規(guī) 劃 層軌 跡 規(guī) 劃 層動(dòng) 作 規(guī) 劃 層任 務(wù) 規(guī) 劃 層例 1：機(jī)器人倒水的規(guī)劃 軌跡規(guī)劃器攝象機(jī)圖像分析器力傳感器操作臂運(yùn)動(dòng)學(xué)操作臂動(dòng)力學(xué)機(jī)器人控制器任務(wù)規(guī)劃器環(huán)境任務(wù)規(guī)劃器qd(t)F(t)x (t)q (t))( t?{xk}壓縮的數(shù)據(jù)I(k,e)對(duì)于目前絕大多數(shù)商用機(jī)器人，用戶完全可以只進(jìn)行手部的路徑規(guī)劃，機(jī)器人控制器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行各關(guān)節(jié)軌跡的規(guī)劃。 １ .軌跡規(guī)劃的一般性問題 常見的機(jī)器人作業(yè)有兩種： 這里所謂的軌跡是指操作臂在運(yùn)動(dòng)過程中的位移、速度和加速度。 ?點(diǎn)位作業(yè)（ PTP=pointtopoint motion） ?連續(xù)路徑作業(yè)（ continuouspath motion），或者稱為輪廓運(yùn)動(dòng)（ contour motion）。 根據(jù)路徑約束和障礙約束，機(jī)器人的規(guī)劃和控制可以分為四類： 操作臂最常用的軌跡規(guī)劃方法有兩種： ?軌跡規(guī)劃既可以在關(guān)節(jié)空間也可以在直角空間中進(jìn)行。 第一種 是要求對(duì)于選定的軌跡結(jié)點(diǎn)（插值點(diǎn)）上的位姿、速度和加速度給出一組顯式約束（例如連續(xù)性和光滑程度等），軌跡規(guī)劃器從一類函數(shù)（例如 n次多項(xiàng)式）選取參數(shù)化軌跡，對(duì)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行插值，并滿足約束條件。 第二種 方法要求給出運(yùn)動(dòng)路徑的解析式。 軌跡規(guī)劃方法一般是在機(jī)器人的初始位置和目標(biāo)位置之間用多項(xiàng)式函數(shù)來 “ 內(nèi)插 ” 或 “ 逼近 ” 給定的路徑 ， 并產(chǎn)生一系列的控制點(diǎn) 。 a. 三次多項(xiàng)式插值 關(guān)節(jié)空間法計(jì)算簡(jiǎn)單 、
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