31、机器人运动轨迹规划方法详解

机器人运动轨迹规划方法详解

1. 机器人关节运动轨迹设计基础

在机器人运动控制中，关节运动轨迹的设计至关重要。通过已知的第一和第二关节的角运动，结合机器人的正向运动学，可以确定机器人末端执行器在 x - y 平面的运动。例如，设计的关节运动轨迹、角速度和角加速度如图 10.1 所示。第一关节的角速度用实线（蓝色）表示，在 2 秒时达到最大值 25 度每秒；第二关节的角速度用虚线（黑色）表示，始终为负，在 2 秒时达到最大值 -13.13 度每秒。两个关节的角加速度在最右侧的图中显示为线性，第一关节的最大角加速度为 30 度每秒平方，第二关节为 13.13 度每秒平方。

根据这些关节运动信息，可计算出机器人末端执行器的运动，结果如图 10.2 所示。末端执行器的运动平滑，在开始和结束时速度较低，中间速度最大，能无缝到达初始和最终位置。

2. 带中间点的三次多项式轨迹设计

在机器人运动轨迹设计中，常常需要经过多个中间点。例如工业机器人 SCARA，需要从传送带拾取零件并放置到包装位置，其运动轨迹必须经过多个点。

在使用中间点进行轨迹设计时，通常不需要考虑中间点的速度为零。如果希望中间点具有非零速度，可以使用一般的非零速度轨迹方程（式 10.4），但需要指定中间点的速度。