機器人的組成系統(tǒng)-資料下載頁
2025-06-26 06:01本頁面
【正文】 姿和速度，對于絕大多數情況，還要求給出每一時刻期望的關節(jié)位移和速度，有些控制方法還要求給出期望的加速度等。 機器人PTP控制和CP控制對于PTP（Point to Point）控制:通常只給出機械手末端的起點和終點，有時也給出一些中間經過點，所有這些點統(tǒng)稱為路徑點。應注意這里所說的“點” 不僅包括機械手末端的位置，而且包括方位，因此描述一個點通常需要6個量。通常希望機械手末端的運動是光滑的，即它具有連續(xù)的一階導數，有時甚至要求具有連續(xù)的二階導數。不平滑的運動容易造成機構的磨損和破壞，甚至可能激發(fā)機械手的振動。因此規(guī)劃的任務便是要根據給定的路徑點規(guī)劃出通過這些點的光滑的運動軌跡。對于CP控制:機械手末端的運動軌跡是根據任務的需要給定的，但是它也必須按照一定的采樣間隔，通過逆運動學計算，將其變換到關節(jié)空間，然后在關節(jié)空間中尋找光滑函數來擬合這些離散點．最后，還有在機器人的計算機內部如何表示軌跡，以及如何實時地生成軌跡的問題。 關節(jié)空間軌跡規(guī)劃和直角空間軌跡規(guī)劃軌跡規(guī)劃問題又可以分為關節(jié)空間的軌跡規(guī)劃和直角空間的軌跡規(guī)劃。（1）關節(jié)空間軌跡規(guī)劃關節(jié)空間法首先將在工具空間中期望的路徑點，通過逆運動學計算，得到期望的關節(jié)位置，然后在關節(jié)空間內，給每個關節(jié)找到一個經過中間點到達目的終點的光滑函數，同時使得每個關節(jié)到達中間點和終點的時間相同，這樣便可保證機械手工具能夠到達期望的直角坐標位置。這里只要求各個關節(jié)在路徑點之間的時間相同，而各個關節(jié)的光滑函數的確定則是互相獨立的。下面具體介紹在關節(jié)空間內常用的兩種規(guī)劃方法1） 三次多項式函數插值 考慮機械手末端在一定時間內從初始位置和方位移動到目標位置和方位的問題。利用逆運動學計算，可以首先求出一組起始和終了的關節(jié)位置．現在的問題是求出一組通過起點和終點的光滑函數。滿足這個條件的光滑函數可以有許多條，如下圖所示：顯然，這些光滑函數必須滿足以下條件：2）拋物線連接的線性函數插值前面介紹了利用三次多項式函數插值的規(guī)劃方法。另外一種常用方法是線性函數插值法，即用一條直線將起點與終點連接起來。但是，簡單的線性函數插值將使得關節(jié)的運動速度在起點和終點處不連續(xù)，它也意味著需要產生無窮大的加速度，這顯然是不希望的。因此可以考慮在起點和終點處，用拋物線與直線連接起來，在拋物線段內，使用恒定的加速度來平滑地改變速度，從而使得整個運動軌跡的位置和速度是連續(xù)的。（2）直角空間軌跡規(guī)劃前面介紹的在關節(jié)空間內的規(guī)劃，可以保證運動軌跡經過給定的路徑點。但是在直角坐標空間，路徑點之間的軌跡形狀往往是十分復雜的，它取決于機械手的運動學機構特性。在有些情況下，對機械手末端的軌跡形狀也有一定要求，如要求它在兩點之間走一條直線，或者沿著一個圓弧運動以繞過障礙物等。這時便需要在直角坐標空間內規(guī)劃機械手的運動軌跡． 直角坐標空間的路徑點，指的是機械手末端的工具坐標相對于基坐標的位置和姿態(tài)．每一個點由6個量組成，其中3個量描述位置，另外3個量描述姿態(tài)。在直角坐標空間內規(guī)劃的方法主要有：線性函數插值法和圓弧插值法。 軌跡的實時生產 前面軌跡規(guī)劃的任務，是根據給定的路徑點規(guī)劃出運動軌跡的所有參數。例如，在用三次多項式函數插值時，便是產生出多項式系數a0,a1,a2,a3從而得到整個軌跡的運動方程：對上式求導，可以得到速度和加速度： 路徑的描述 前面討論了在給定路徑點的情況下如何規(guī)劃出運動軌跡的問題。但是還有一個如何描述路徑點并以合適的方式輸入給機器人的問題。最常用的方法便是利用機器人語言。 用戶將要求實現的動作編成相應的應用程序，其中有相應的語句用來描述軌跡規(guī)劃，并通過相應的控制作用來實現期望的運動
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