(1.20)--5.3 轨迹规划与路径规划.pptVIP

5.3轨迹规划与路径规划*规划规划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，即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。路径路径指的是构型空间的几何曲线，末端行进过程中经过的空间曲线。一种是数学表达式的形式，用于理论分析；另一种，由离散点的序列确定，用于实际应用。5.3轨迹规划与路径规划*路径规划路径规划指的是按照某一性能指标有哪些信誉好的足球投注网站一条从起始状态到目标状态的最优或近似最优的无碰撞的路径。路径规划一般分为全局路径规划和局部路径规划。全局路径规划生成的可能不是一条轨迹，而是一些离散的点。局部路径规划可以对机器人的速度、加速度等进行约束。全局路径规划的方法主要有：可视图法，自由空间法，栅格法，拓扑法等；局部路径规划的主要方法有人工势场法、模糊算法、神经网络法和遗传算法等。5.3轨迹规划与路径规划*可视图法可视图法就是将机器人看做是一个点，然后进行合理组合，并将机器人与目标点、多边形障碍物的各顶点相连。能够有效的将有哪些信誉好的足球投注网站最优路径转化为由起点到目标点间的可视直线的最短距离。这种方法最大的好处就是可以有效的缩短路径，但是在计算上忽略了机器人自身的尺寸，这在实际操作中，当机器人经过障碍物时极容易与障碍物的距离过近或者发生碰触，会延长有哪些信誉好的足球投注网站的时间，适当的应用切线图和Voronoi图能够对可视图的方法进行完善。5.3轨迹规划与路径规划*栅格法栅格法是将机器人运行的环境进行划分，将整个环境划分成网格单元，而且在机器人运行的空间内，障碍物的位置和尺寸保持不变，在机器人实际工作中，障碍物也不会发生变化。如果一个栅格内没有障碍物，那么就可以将这个栅格当做自由栅格；如果一个栅格内存在障碍物，那么这个栅格就是障碍栅格。5.3轨迹规划与路径规划*拓扑法拓扑法主要就是把所规划的空间进行分割，并形成具有拓扑特点的子空间，同时构建拓扑网络，并在其中探索出起点至终点的详细拓扑路径，然后根据拓扑路径的路径规划得到最终需要的几何路径。拓扑路径的规划方法是以降维法为主要依据，也就是，将高维的比较复杂的空间几何路径求法转化为低维的比较简单的拓扑空间的辨别连通方法。5.3轨迹规划与路径规划*人工势场法人工势场法是一种虚拟力法，是将移动机器人在环境中的运动模拟成人工受力场的运动。在这个运动过程中，障碍物和移动机器人之间产生力视为斥力，将障碍物与目标点间产生的力视为引力。人工势场的方法，其内部结构简单，而且能够更好地控制低层，因此被广泛应用在避障与平滑轨迹控制中。由于局部最优解始终存在，使得死锁现象频繁出现，进而导致移动机器人还未到达局部最优点就会停止行走。5.3轨迹规划与路径规划*神经网络法神经网络方法是通过感知空间进而执行行为空间。把传感器数据当作网络输入，可以将人对其期望运动的方向确定当作网络输出。这样原始样本集就可以用一组数据来表示，对重复和宏图的样本进行处理，就可以得到最终的样本集。5.3轨迹规划与路径规划*遗传算法遗传算法需要保证适应度的函数必须为正，不要求函数可导或者连续。这种方法属于并行算法，这就使得在全局有哪些信誉好的足球投注网站中能够应用其自身的隐并行性。大部分的优化算法都能够进行单点有哪些信誉好的足球投注网站，这就能够使计算很容易进入到局部最优。但是遗传算法属于多点有哪些信誉好的足球投注网站算法，这样很容易算出全局的最优解。5.3轨迹规划与路径规划*轨迹轨迹指的是路径的基础上，需要对路径上的每个点赋予时间。工业机器人的轨迹规划指的是机械手各关节的空间坐标形成的时间序列，包括位移、速度和加速度。轨迹规划问题又可分为关节空间的轨迹规划和直角空间的轨迹规划。5.3轨迹规划与路径规划*关节空间的轨迹规划关节空间内两种常用的规划方法：三项多项式函数插值和抛物线连接的线性函数插值。利用逆运动学计算，可以首先求出一组起始和终止的关节位置，然后求出一组通过起点和终点的光滑函数。这些光滑函数必须满足以下条件：同时若要求在起始点和终点的速度为0，即那么可以选择如下的三次多项式：作为所要求的光滑函数，式子中有4个待定系数，而该式还需满足上述4个约束条件，因此可以唯一地解出这些系数。5.3轨迹规划与路径规划*关节空间的轨迹规划抛物线连接的线性函数插值：即用一种直线将起点与终点连接起来。在抛物线段内，使用恒定的加速度来平滑地改变速度，从而使得整个运动轨迹的位置和速度是连续的。5.3轨迹规划与路径规划*直角空间的轨迹规划在直角坐标空间，路径点之间的轨迹形状往往是十分复杂的，它取决于机械手的运动学机构特性。在有些情况下，对机械手末端的轨迹形状也有一定要求，如要求它