第六章 轨迹规划.ppt

1,机器人的轨迹规划,关节轨迹的插值计算 给定关节空间的起始角度和目标角度， 通过插值计算中间时刻的关节角度。 三次多项式插值,第六章 机器人控制,单调,2,机器人的轨迹规划,过路径点的三次多项式插值,第六章 机器人控制,不是单调函数,3,机器人的轨迹规划,过路径点的三次多项式插值（续） 路径点的关节速度的确定： 根据工具坐标系在直角坐标空间中的瞬时线速度和角速度确定。 在直角坐标空间或关节空间中采用适当的启发式方法，由控制系统自动选择。 为保证每个路径点的加速度连续，由控制系统按此要求自动选择。,第六章 机器人控制,4,机器人的轨迹规划,高阶多项式插值,第六章 机器人控制,5,机器人的轨迹规划,用抛物线过渡的线性插值 中间段利用直线插值，两端利用 抛物线过渡。一般 为已知，求,第六章 机器人控制,当 时，无直线段。加速度越大，抛物线过渡段越短。,6,机器人的轨迹规划,过路径点的用抛物线过渡的线性插值 相邻路径点利用直线连接，路径点附近 利用抛物线过渡。,第六章 机器人控制,过渡域,线性域,7,机器人的轨迹规划,过路径点的用抛物线过渡的线性插值（续） 对于给定的路径点 ，持续时间 ，加速度的绝对值 ，计算过渡域的持续时间 。 内部路径段，,第六章 机器人控制,8,机器人的轨迹规划,第一路径段：,第六章 机器人控制,最后路径段：,9,机器人的轨迹规划,笛卡儿空间的插值计算 末端运动轨迹为直线：沿空间直线的平移和绕空间转轴的旋转的组合。 假设末端的起始位姿为末端的终止位姿为 平移矢量，第i步的平移矢量 旋转变换矩阵，等效转角与转轴，第i步的旋转变换矩阵 第i步的位姿 平移矢量为： 第i步的平移矢量为： 旋转变换矩阵为：,第六章 机器人控制,10,通用旋转变换,通用旋转变换为： 等效转角与转轴 给出一任意旋转变换，可由上式求得等效转角与转轴。令： 将对角线三项相加，得：,第二章 机器人运动学,11,通用旋转变换,将旋转规定为绕矢量f的正向旋转，使得0 180。于是得到旋转角： 旋转矢量为：,第二章 机器人运动学,12,机器人的轨迹规划,末端运动轨迹为直线（续） 第i步的旋转变换矩阵： 第i步的位姿为：,第六章 机器人控制,13,机器人的轨迹规划,末端运动轨迹为园弧 假设末端的起始点位姿、中间点位姿和终止点位姿为： 位置矢量，第i步的位置矢量 圆心点的求取 圆心点为三个平面的交点 P1,P2,P3确定的平面的方程为：,第六章 机器人控制,14,机器人的轨迹规划,圆心点的求取（续） 过直线P1P2的中点且垂直于P1P2平面的方程为： 过直线P2P3的中点且垂直于P2P3平面的方程为： 圆心点坐标为：,第六章 机器人控制,15,机器人的轨迹规划,圆心点的求取（续） 圆的半径为： 总转角为： 第i步的位置矢量,第六章 机器人控制,16,机器人的轨迹规划,第i步的位置矢量（续） P1P2段的第i步的位置矢量为： P2P3段的第i步的位置矢量为： 旋转变换矩阵、等效转角与转轴、第i步的旋转变换矩阵的求取同直线运动时的求取方法。,第六章 机器人控制,17,Intelligence and human-machine interface,Internet,Robot,Camera,Microphone,Scanner,18,系统结构,19,开放式机器人控制器结构图,20,运动规划与解的选取,Factorj*fabs(Theta_Lj)*Sig_factorj,直角空间运动规划和关节空间运动规划相结合,关节j的加权系数,关节j本次的关节角与上次关节角的差,关节j的增量符号系数,规划出一个空间点 逆运动学求解关节角 解的选取 关节空间运动规划(4、6 ),21,22,直线运动实验时各关节的运动轨迹,1,2,3,4,5,6,3.5 实验结果,23,THANK YOU,