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為提高工作效率機(jī)器人如何進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃

2021-05-25 09:00:51 來(lái)源：OFweek機(jī)器人網(wǎng) 閱讀量：5675

　　為了提高工作效率，且使機(jī)器人能用盡可能短的時(shí)間完成特定的任務(wù)，必須有合理的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。離線運(yùn)動(dòng)規(guī)劃分為路徑規(guī)劃和軌跡規(guī)劃。

　　路徑規(guī)劃的目標(biāo)是使路徑與障礙物的距離盡量遠(yuǎn)同時(shí)路徑的長(zhǎng)度盡量短；軌跡規(guī)劃的目的主要是機(jī)器人關(guān)節(jié)空間移動(dòng)中使得機(jī)器人的運(yùn)行時(shí)間盡可能短，或者能量盡可能小。軌跡規(guī)劃在路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)上加入時(shí)間序列信息，對(duì)機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)時(shí)的速度與加速度進(jìn)行規(guī)劃，以滿(mǎn)足光滑性和速度可控性等要求。

　　示教再現(xiàn)是實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃的方法之一，通過(guò)操作空間進(jìn)行示教并記錄示教結(jié)果，在工作過(guò)程中加以復(fù)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)示教直接與機(jī)器人需要完成的動(dòng)作對(duì)應(yīng)，路徑直觀且明確。缺點(diǎn)是需要經(jīng)驗(yàn)豐富的操作工人，并消耗大量的時(shí)間，路徑不一定優(yōu)化。為解決上述問(wèn)題，可以建立機(jī)器人虛擬模型，通過(guò)虛擬的可視化操作完成對(duì)作業(yè)任務(wù)的路徑規(guī)劃。

　　路徑規(guī)劃可在關(guān)節(jié)空間中進(jìn)行?？梢砸晕宕蜝樣條為關(guān)節(jié)軌跡的插值函數(shù)，并將加加速度的平方相對(duì)于運(yùn)動(dòng)時(shí)間的積分作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以確保各個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)足夠光滑。或者通過(guò)采用五次B樣條對(duì)機(jī)器人的關(guān)節(jié)軌跡進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)的速度、加速度端點(diǎn)值，可根據(jù)平滑性要求進(jìn)行任意配置。另外，在關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃可避免操作空間的奇異性問(wèn)題。也有團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種關(guān)節(jié)空間中避免奇異性的關(guān)節(jié)軌跡優(yōu)化算法，利用6自由度弧焊機(jī)器人在任務(wù)過(guò)程中某個(gè)關(guān)節(jié)功能上的冗余，將機(jī)器人奇異性和關(guān)節(jié)限制作為約束條件，采用TWA方法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。

　　關(guān)節(jié)空間路徑規(guī)劃與操作空間路徑規(guī)劃對(duì)比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1.避免了機(jī)器人在操作空間中的奇異性問(wèn)題；

　　2.由于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)控制關(guān)節(jié)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，因此在關(guān)節(jié)空間中，避免了大量的正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算；

　　3.關(guān)節(jié)空間中各個(gè)關(guān)節(jié)軌跡便于控制的優(yōu)化。

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