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工業(yè)機器人機械手的運動軌跡規(guī)劃
更新時間：2016-11-01 點擊量：6053
工業(yè)機器人機械手在作業(yè)空間要完成給定的任務(wù)，機械手的手部運動必須按照一定的運行軌跡進行，這就是工業(yè)機器人的軌跡規(guī)劃，即運動點的位移、速度和加速度。在制造業(yè)中，許多自動化生產(chǎn)線要求工業(yè)機械手去跟蹤目標(biāo)點之間期望的軌跡。如如噴漆和焊接作業(yè)時機械手需跟隨作用物體的外形搬運作業(yè)時機械手需回避目標(biāo)點之間的障礙。而這就要求機械手廠家在研發(fā)生產(chǎn)機械手時，應(yīng)該注重工業(yè)機械手的運動軌跡規(guī)劃。今天康道科技就帶大家了解一下工業(yè)機器人機械手的運動軌跡規(guī)劃
機械手的軌跡規(guī)劃是使機械手在規(guī)定時間內(nèi)按一定的速度及加速度從初始狀態(tài)移動到某個規(guī)定的目標(biāo)狀態(tài)，工業(yè)機器人機械手的軌跡規(guī)劃問題是機械手研究領(lǐng)域中一個長期存在的問題。近年來，越來越多的學(xué)者，相關(guān)領(lǐng)域的專家相繼投入到這方面的研究中，也取得了較多的研究成果算法的性能優(yōu)化指標(biāo)有很多，如工業(yè)機器人的運行時間*和機械手系統(tǒng)的能量*等。
工業(yè)機器人機械手的運動軌跡的生成一般是先給定機械手運行軌跡上的幾個點，將其經(jīng)運動分析反解映射到關(guān)節(jié)空間，對機械手關(guān)節(jié)空間中的對應(yīng)點建立運動方程，然后按這些運動方程進行相關(guān)的插值計算，從而實現(xiàn)在作業(yè)空間中的運動要求。那么怎么令工業(yè)機器人機械手在*時間下機械手軌跡規(guī)劃算法研究得較多現(xiàn)有的大部分工業(yè)機械手研究工作可以被大致分為兩類：*類為針對點到點(Point-to-Point，P-P)機械手運行動作的優(yōu)化算法;第二類為沿著一條預(yù)設(shè)路徑的動作軌跡算法
工業(yè)機械手末端執(zhí)行器相對于參考坐標(biāo)系的位置、速度、角速度、角加速度等，不考慮引起其運動的驅(qū)動力或者力矩。運動學(xué)通常分為兩類：一類是給定機器人各關(guān)節(jié)角度要求計算機器人手爪的位置與姿態(tài)問題，稱為正向運動學(xué);另一類是己知機械手爪的位置與姿態(tài)求出機械手對應(yīng)于這個位置與姿態(tài)的全部機械手臂關(guān)節(jié)角，稱為逆向運動學(xué)。
其中，正向運動學(xué)問題比較簡單，通過傳遞矩陣就可以求得的解，而逆向運動學(xué)求解過程因涉及許多傳遞矩陣以及逆矩陣的運算而非常復(fù)雜，而且具有多解性，但是這也是機械手控制的關(guān)鍵，因為只有使得各關(guān)節(jié)運動到的位置，末端的執(zhí)行器才能達到的位置和姿態(tài)。工
業(yè)機械手軌跡規(guī)劃可在關(guān)節(jié)空間中進行也可在直角坐標(biāo)空間進行。
在關(guān)節(jié)空間中進行軌跡規(guī)劃使關(guān)節(jié)運動平滑、穩(wěn)定始終保持在關(guān)節(jié)運動容許的范圍內(nèi)。其優(yōu)點是計算量小效率高，僅受關(guān)節(jié)速度及加速度的限制不會發(fā)生機構(gòu)的奇異性問題,特別適合機械手末端運動不要求規(guī)定路徑的、進入空間行程大范圍內(nèi)快速移動的軌跡段。該方法的缺點是機械手在未執(zhí)行指令實現(xiàn)運動前，難以想象末端執(zhí)行器在空間中的真實軌跡，特別是在機械手的工作空間內(nèi)有障礙的情況下容易發(fā)生危險。
直角坐標(biāo)空間軌跡規(guī)劃的優(yōu)點是分段點之間的運動能被很好地確定非常適合已定義的函數(shù)軌跡的規(guī)劃其缺點是不僅要進行空間插補又要轉(zhuǎn)換到關(guān)節(jié)且難以估計運動時間、關(guān)節(jié)速度以及加速度達到的極限。
關(guān)節(jié)空間法軌跡規(guī)劃是以關(guān)節(jié)角度的函數(shù)來描述機械手的軌跡，進行軌跡規(guī)劃。關(guān)節(jié)空間法不必在直角坐標(biāo)系中描述兩個路徑點之間的路徑形狀，計算比較容易。規(guī)劃的主要任務(wù)是選擇合理的多項式函數(shù)或其它線性函數(shù)進行插補運算，使關(guān)節(jié)運動平滑、穩(wěn)定始終保持在關(guān)節(jié)運動容許的范圍內(nèi)。
機械手的軌跡規(guī)劃是使機械手在規(guī)定時間內(nèi)按一定的速度及加速度從初始狀態(tài)移動到某個規(guī)定的目標(biāo)狀態(tài)，工業(yè)機器人機械手的軌跡規(guī)劃問題是機械手研究領(lǐng)域中一個長期存在的問題。近年來，越來越多的學(xué)者，相關(guān)領(lǐng)域的專家相繼投入到這方面的研究中，也取得了較多的研究成果算法的性能優(yōu)化指標(biāo)有很多，如工業(yè)機器人的運行時間*和機械手系統(tǒng)的能量*等。
工業(yè)機器人機械手的運動軌跡的生成一般是先給定機械手運行軌跡上的幾個點，將其經(jīng)運動分析反解映射到關(guān)節(jié)空間，對機械手關(guān)節(jié)空間中的對應(yīng)點建立運動方程，然后按這些運動方程進行相關(guān)的插值計算，從而實現(xiàn)在作業(yè)空間中的運動要求。那么怎么令工業(yè)機器人機械手在*時間下機械手軌跡規(guī)劃算法研究得較多現(xiàn)有的大部分工業(yè)機械手研究工作可以被大致分為兩類：*類為針對點到點(Point-to-Point，P-P)機械手運行動作的優(yōu)化算法;第二類為沿著一條預(yù)設(shè)路徑的動作軌跡算法
工業(yè)機械手末端執(zhí)行器相對于參考坐標(biāo)系的位置、速度、角速度、角加速度等，不考慮引起其運動的驅(qū)動力或者力矩。運動學(xué)通常分為兩類：一類是給定機器人各關(guān)節(jié)角度要求計算機器人手爪的位置與姿態(tài)問題，稱為正向運動學(xué);另一類是己知機械手爪的位置與姿態(tài)求出機械手對應(yīng)于這個位置與姿態(tài)的全部機械手臂關(guān)節(jié)角，稱為逆向運動學(xué)。
其中，正向運動學(xué)問題比較簡單，通過傳遞矩陣就可以求得的解，而逆向運動學(xué)求解過程因涉及許多傳遞矩陣以及逆矩陣的運算而非常復(fù)雜，而且具有多解性，但是這也是機械手控制的關(guān)鍵，因為只有使得各關(guān)節(jié)運動到的位置，末端的執(zhí)行器才能達到的位置和姿態(tài)。工
業(yè)機械手軌跡規(guī)劃可在關(guān)節(jié)空間中進行也可在直角坐標(biāo)空間進行。
在關(guān)節(jié)空間中進行軌跡規(guī)劃使關(guān)節(jié)運動平滑、穩(wěn)定始終保持在關(guān)節(jié)運動容許的范圍內(nèi)。其優(yōu)點是計算量小效率高，僅受關(guān)節(jié)速度及加速度的限制不會發(fā)生機構(gòu)的奇異性問題,特別適合機械手末端運動不要求規(guī)定路徑的、進入空間行程大范圍內(nèi)快速移動的軌跡段。該方法的缺點是機械手在未執(zhí)行指令實現(xiàn)運動前，難以想象末端執(zhí)行器在空間中的真實軌跡，特別是在機械手的工作空間內(nèi)有障礙的情況下容易發(fā)生危險。
直角坐標(biāo)空間軌跡規(guī)劃的優(yōu)點是分段點之間的運動能被很好地確定非常適合已定義的函數(shù)軌跡的規(guī)劃其缺點是不僅要進行空間插補又要轉(zhuǎn)換到關(guān)節(jié)且難以估計運動時間、關(guān)節(jié)速度以及加速度達到的極限。
關(guān)節(jié)空間法軌跡規(guī)劃是以關(guān)節(jié)角度的函數(shù)來描述機械手的軌跡，進行軌跡規(guī)劃。關(guān)節(jié)空間法不必在直角坐標(biāo)系中描述兩個路徑點之間的路徑形狀，計算比較容易。規(guī)劃的主要任務(wù)是選擇合理的多項式函數(shù)或其它線性函數(shù)進行插補運算，使關(guān)節(jié)運動平滑、穩(wěn)定始終保持在關(guān)節(jié)運動容許的范圍內(nèi)。
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