關節空間樣條的連續點位運動規劃算法

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(上海交通大學機械與動力工程學院,上海200240)

關節空間樣條的連續點位運動規劃算法

劉承立，欒楠

(上海交通大學機械與動力工程學院,上海200240)

0 引言

工業機器人的運動過程需要在滿足各種工作條件下給出一個高效合理的規劃。傳統上工業機器人的運動規劃分為PTP運動(point-to-point)和CP運動(continuous path)，其中PTP控制最為簡單，沒有插補運算，各軸同時獨立地走完自己的規劃即可，其常用于快速定位和搬運作業[1]。

基本的PTP運動從靜止開始，到達目標點位置時速度減為零，相應加速度也為零。在實際作業中，為了避開可能的障礙，或者在不同的階段采用不同的運動速度，往往需要用若干中間點來對整個PTP運動軌跡進行約束，即此時機器人需要連續進行多點的PTP運動規劃。如果簡單地逐段應用基本的PTP規劃，那么在每一個中間點都有一個減速、停頓、加速的過程，這對于搬運等實際作業時是不合理的，不僅大大降低了工作效率，而且還增加了能耗[2]。

一般的工業機器人產品都提供了連續點位運動規劃，典型的做法是當機器人以給定的范圍“接近”目標點時，立即以此當前位姿作為起點，下一點作為目標點，當前速度和加速度作為初始條件，進行下一段的規劃。在該做法中，“接近”范圍一般是以總行程的百分比表示，例如一旦完成該段行程的90%，即距離目標點不足10%的時候，立即規劃并向下一個目標點進發。其優點是，計算簡單，能夠實現連續的點位運動。缺點是，示教或計算得到的中間點不會準確到達，只是“接近”該點；……