机器人轨迹规划.pdfVIP

本章主要内容 • 4.1 机器人轨迹规划概述 - 4・2 插补方式分类与轨迹控制 - 4.3 机器人轨迹插补计算 • 4.4轨迹的实时生成 微 工程奈 DepartmentofMechanicalEngineering 4.1机器人轨迹规划概述 一、机器人规划的概念 所谓机器人的规划(Planning), 指的是——机器人 根据 自身的任务，求得完成这一任务的解决方案的 过程。这里所说的任务，具有广义的概念，既可以 指机器人要完成的某一具体任务，也可以是机器人 的某个动作，比如手部或关节的某个规定的运动等 NORTHCH NAELECTRICPOWERUNIVERSITY 一、机器人规划的概念 为说明机器人规划的概念，我们举下面的例子: 在一些老龄化比较严重的国家，开发了各种各样的 机器人专门用于伺候老人，这些机器人有不少是采用 声控的方式. 比如主人用声音命令机器人 “给我倒一 杯开水”.我们先不考虑机器人是如何识别人的自然 语言，而是着重分析一下机器人在得到这样一个命令 后，如何来完成主人交给的任务。 ® ¥按也史学 随和旗工耀家 NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY 机有八衩屁垄不阵 DepartmentofMechanicalEngineering 首先，机器人应该把任务进行分解，把主人交代的任务分解成为 “取一个杯子”、 “找到水壶外、 “打开瓶塞”、 “把水倒人杯中”、 “把水送给主人”等一系列子任务.这一层次的规划称为任务加划 (Task planning), 它完成总体任务的分解。 然后再针对每一个子任务进行进一步的规划。以“把水倒入杯中”这 一子任务为例，可以进一步分解成为一系列动作，这一层次的规划称为 动作规划，它把实现每一个子任务的过程分解为一系列具体的动作。 把水倒入杯中 提起水壶到杯口上方 把水壶倾斜 把水壶竖直 把水壶放回原处 举并威力北 学 2艺篝，一 和展工程系 NORTHCH NAELECTRICPOWERUNIVERSITV 机器人技术基 DepartmentofMechanicalEngineering 为 了实现每一个动作，需要对手部的运动轨迹进行必要的规定， 这是手部轨迹规划(Hand trajectory planning )。 为 了使手部实现预定的运动，就要知道各关节的运动规律，这是 关节轨迹规划(Joint trajectory planning) o 最后才是关节的运动控制(Motion control)。 和龌工噩奈 DEpartment足MechanicalEngineering 上述例子可以看出，机器人的规划是分层次的，从高 层的任务规划. 动作规划到手部就迹规划和关节轨迹规划 。在上述例子中，我们没有讨论力的问题，实际上，对有 些机器人来说，力的大小也是要控制的，这时，除了手部 或关节的轨迹规划，还要进行手部和关节输出力的规划。 智能化程度越高，规划的层次越多，操作就越简单。 轨迹规划的目的是将操作人员输入的简单的任务描述变 为详细的运动轨迹描述。 例如，对一般的工业机器人来说，操作员可能只输入机 械手末端的目标位置和方住，而规划的任务便是要确定出达 到目标的关节轨迹的形状、运动的时间和速度等。这里所说 的轨迹是指随时间变化的位置、速度和加速度。