6机器人轨迹规划.pptx

ENTER

概述
插补方式分类与轨迹控制
本章主要内容
机器人轨迹插值计算
机器人手部路径的轨迹规划
机器人轨迹的概念
轨迹规划的一般性问题
轨迹的生成方式
轨迹规划涉及的主要问题
概述
机器人轨迹泛指工业机器人在运动过程中的运动轨迹,即运动点的位移、速度和加速度。
机器人在作业空间要完成给定的任务,其手部运动必须按一定的轨迹进行。
轨迹的生成一般是先给定轨迹上的若干个点,将其经运动学反解映射到关节空间,对关节空间中的相应点建立运动方程,然后按这些运动方程对关节进行插值,从而实现作业空间的运动要求,这一过程称为轨迹规划。
机器人运动轨迹的描述一般是对其手部位姿的描述,此位姿值可与关节变量相互转换。控制轨迹也就是按时间控制手部或工具中心走过的空间路径。
机器人轨迹的概念
轨迹 vs 路径
机器人的轨迹指工业机器人(操作臂)在运动过程中的运动轨迹,即其位移、速度和加速度。
路径是机器人位姿的一定序列,而不考虑机器人位姿参数随时间变化的因素。如图所示,如果有关机器人从A点运动到B点,再到C点,那么这中间的位姿序列就构成了一条路径。
轨迹 vs 路径
因而,轨迹与何时到达路径中的每个部分有关, 强调的是时间。图中不论机器人何时到达B点和C点,其路径是一样的,而轨迹则依赖于速度和加速度,如果机器人抵达B点和C点的时间不同, 则相应的轨迹也不同。我们的研究不仅要涉及机器人的运动路径, 而且还要关注其速度和加速度。
机器人的作业可以描述成工具坐标系{T}相对于工件坐标系{S}的一系列运动。
用工具坐标系相对于工件坐标系的运动来描述作业路径是一种通用的作业描述方法。它把作业路径描述与具体的机器人、手爪或工具分离开来,形成了模型化的作业描述方法,从而使这种描述既适用于不同的机器人,也适用于在同一机器人上装夹不同规格的工具。
机器人将销插入工件孔中的作业描述
机器人的初始状态和终止状态
轨迹规划的一般性问题
机器人的作业可以描述成工具坐标系{T}相对于工件坐标系{S}的一系列运动。
机器人将销插入工件孔中的作业描述
轨迹规划的一般性问题
用工具坐标系相对于工件坐标系的运动来描述作业路径是一种通用的作业描述方法。
它把作业路径描述与具体的机器人、手爪或工具分离开来,形成了模型化的作业描述方法,从而使这种描述既适用于不同的机器人,也适用于在同一机器人上装夹不同规格的工具。
机器人的初始状态和终止状态
轨迹规划的一般性问题
在规划中,不仅要规定机器人的起始点和终止点, 而且要给出中间点(路径点)的位姿及路径点之间的时间分配, 即给出两个路径点之间的运动时间。
轨迹规划既可在关节空间中进行, 即将所有的关节变量表示为时间的函数,用其一阶、二阶导数描述机器人的预期动作; 也可在直角坐标空间中进行,即将手部位姿参数表示为时间的函数, 而相应的关节位置、速度和加速度由手部信息导出。
轨迹规划的一般性问题