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為提高工作效率機器人如何進行運動規(guī)劃

2021-05-25 09:00:51 來源：OFweek機器人網(wǎng) 閱讀量：5746

　　為了提高工作效率，且使機器人能用盡可能短的時間完成特定的任務(wù)，必須有合理的運動規(guī)劃。離線運動規(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)同時路徑的長度盡量短；軌跡規(guī)劃的目的主要是機器人關(guān)節(jié)空間移動中使得機器人的運行時間盡可能短，或者能量盡可能小。軌跡規(guī)劃在路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)上加入時間序列信息，對機器人執(zhí)行任務(wù)時的速度與加速度進行規(guī)劃，以滿足光滑性和速度可控性等要求。

　　示教再現(xiàn)是實現(xiàn)路徑規(guī)劃的方法之一，通過操作空間進行示教并記錄示教結(jié)果，在工作過程中加以復(fù)現(xiàn)，現(xiàn)場示教直接與機器人需要完成的動作對應(yīng)，路徑直觀且明確。缺點是需要經(jīng)驗豐富的操作工人，并消耗大量的時間，路徑不一定優(yōu)化。為解決上述問題，可以建立機器人虛擬模型，通過虛擬的可視化操作完成對作業(yè)任務(wù)的路徑規(guī)劃。

　　路徑規(guī)劃可在關(guān)節(jié)空間中進行。可以以五次B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于運動時間的積分作為目標(biāo)函數(shù)進行優(yōu)化，以確保各個關(guān)節(jié)運動足夠光滑。或者通過采用五次B樣條對機器人的關(guān)節(jié)軌跡進行插補計算，機器人各個關(guān)節(jié)的速度、加速度端點值，可根據(jù)平滑性要求進行任意配置。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題。也有團隊設(shè)計了一種關(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自由度弧焊機器人在任務(wù)過程中某個關(guān)節(jié)功能上的冗余，將機器人奇異性和關(guān)節(jié)限制作為約束條件，采用TWA方法進行優(yōu)化計算。

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

　　1.避免了機器人在操作空間中的奇異性問題；

　　2.由于機器人的運動是通過控制關(guān)節(jié)電機的運動，因此在關(guān)節(jié)空間中，避免了大量的正運動學(xué)和逆運動學(xué)計算；

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

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