机器人学及其智能控制第8章 节 工业机器人的轨迹规划.pptVIP

机器人学及其智能控制第八章 工业机器人的轨迹规划 工业机器人的轨迹规划 关节空间描述与直角坐标空间描述 考虑一个六轴机器人从空间位置A点向B点运动。使用第2章中导出的机器人逆运动学方程，可以计算出机器人到达新位置时关节的总位移，机器人控制器利用所算出的关节值驱动机器人到达新的关节值，从而使机器人操作臂运动到新的位置。采用关节量来描述机器人的运动称为关节空间描述。正如后面将看到的，虽然在这种情形下机器人最终将移动到期望位置，但机器人在这两点之间的运动是不可预知的。 工业机器人的轨迹规划 假设在A、B两点之间画一直线，希望机器人从A点沿该直线运动到B点。为达到此目的，须将图8.1中所示的直线分为许多小段，并使机器人的运动经过所有中间点。为完成这一任务，在每个中间点处都要求解机器人的逆运动学方程，计算出一系列的关节量，然后由控制器驱动关节到达下一目标点。当所有线段都完成时，机器人便到达所希望的B点。然而在该例中，与前面提到的关节空间描述不同，这里机器人在所有时刻的位姿运动都是已知的。机器人所产生的运动序列首先在直角坐标空间中进行描述，然后转化为关节空间描述。由这个简单例子可以看出，直角坐标空间描述的计算量远大于关节空间描述，然而使用该方法能得到一条可控且可预知的路径。 工业机器人的轨迹规划 工业机器人的轨迹规划 关节空间和直角坐标空间这两种描述都很有用，但都有其长处与不足。由于直角坐标空间轨迹在常见的直角坐标空间中表示，因此非常直观，人们能很容易地看到机器人末端执行器的轨迹。然而，直角坐标空间轨迹计算量大，需要较快的处理速度才能得到类似关节空间轨迹的计算精度。此外，虽然在直角坐标空间的轨迹非常直观，但难以确保不存在奇异点。例如在图8.2（a）中，如稍不注意就可能使指定的轨迹穿入机器人自身，或使轨迹到达工作空间之外，这些自然是不可能实现的，而且也不可能求解。由于在机器人运动之前无法事先得知其位姿，这种情况完全有可能发生。此外，如图8.2（b）所示，两点间的运动有可能使机器人关节值发生突变，这也是不可能实现的。对于上述一些问题，可以指定机器人必须通过的中间点来避开障碍物或其他奇异点。 工业机器人的轨迹规划 工业机器人的轨迹规划 工业机器人的轨迹规划