机器人空间轨迹规划.doc

如何实现机器人的空间轨迹规划
课程名称:机器人技术基础
小组成员:吴小虎
杜鹏
秦潘
段志超
2014年10月

目录
一、 轨迹规划的基本概念: 3
1、 概念: 3
2、 分类: 3
二、 课内内容完善: 3
1、 关节空间的轨迹规划 3
⑴三次多项式插值方法: 3
①路径点有停留 4
②过路径点: 4
③用两条三次曲线连接过渡: 5
⑵高阶多项式插值: 6
⑶直线插值: 7
⑷用抛物线过渡的线性插值 7
⑸过路径点的用抛物线过渡的线性插值 8
2、 笛卡儿直角坐标空间的轨迹规划 8
三、机器人前沿相关问题…………………………………………………….8
1、最优轨迹规划: 9
⑴时间最优轨迹规划: 8
⑵能量最优: 8
⑶冲击最优轨迹规划: 9
2、机器人的路径规划一般方法 9
3、自主移动机器人的导航问题…………………………………………..9
参考资料 10
轨迹规划的基本概念:
概念:
轨迹规划:轨迹规划方法分为两个方面:对于移动机器人偏向于意指移动的路径轨迹规划,如机器人是在有地图条件或是没有地图的条件下,移动机器人按什么样的路径轨迹来行走;对于工业机器人则意指两个方向,机械臂末端行走的曲线轨迹,或是操作臂在运动过程中的位移、速度和加速度的曲线轮廓。
分类:
(1)运动类型:常见的工业机器人作业有两种:
点位作业(PTP=point-to-point motion)
连续路径作业(continuous-path motion),或者称为轮廓运动(contour motion)。
(2)轨迹规划类型:关节空间的轨迹规划;笛卡儿直角坐标空间的轨迹规划。
课内内容完善:
关节空间的轨迹规划
⑴三次多项式插值方法:
①路径点有停留
速度:
加速度:
初始终点条件为:初始角度和终点角度已知,初始转速和终点转速已知
②过路径点:对于只有一个中间路径点的机器人作业,其路径点处的关节加速度连续。可以用两个三次多项式分两段插补([0,tf1],[0,tf2]两段)
初始终止条件为:
带入公式可得:
③用两条三次曲线连接过渡:
初始条件:
带入可得:
⑵高阶多项式插值:
初始条件:起始点与终点的初始角和转速和角加速度
带入可得:
⑶直线插值:
单纯线性插值将导致在结点处关节运动速度不连续,加速度无限大。
⑷用抛物线过渡的线性插值
在使用线性插值时,把每个结点的邻域内增加一段抛物线的“缓冲区段”,从而使整个轨迹上的位移和速度都连续。
⑸过路径点的用抛物线过渡的线性插值
笛卡儿直角坐标空间的轨迹规划

机器人前沿相关问题
1、最优轨迹规划:
⑴时间最优轨迹规划:
指以时间最短作为性能指标,并在满足各种约束的条件下优化机器人的运动轨迹,使机器人沿规定路径运动的时间最短。
⑵能量最优:
适合于机器人