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CMIC:了解机器人的轨迹规划|赛迪机器人周周谈
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发布时间:2019-11-26 09:50:20   来源:赛迪-机器人国评中心   作者:李国栋

  【CMIC讯】在现代制造业中,工业机器人已成为不可取代的重要设备,是国家战略性产业的重要发展方向,是一个国家核心竞争力和制造业水平的核心指标。在工业制造业中大量使用机器人,不仅可以减少人工的使用,克服恶劣环境对生产的影响,保障工人人身安全;还能够帮助企业节约成本,提升生产效率,同时也保证了产品质量。但是,机器人是如何准确、高效、安全的执行生产任务呢?这涉及到机器人学中关键的问题——轨迹规划。
  
  所谓轨迹规划,是指机械臂根据自身任务,求解出完成这一任务的解决方案的过程。机械臂的轨迹规划,可以分为任务规划、动作规划、末端轨迹规划、关节轨迹规划和关节运动控制五部分。其中,任务规划是指将一个整体的任务分解成若干子任务。动作规划是指针对每一个子任务进行进一步的规划,将每一个子任务的过程分解为一系列具体的动作。末端轨迹规划是指将每一个动作表示成末端执行器具体的运动轨迹,并抽象出运动模型。关节规划是指将末端的运动轨迹映射到关节空间中,从而得到关节的运动轨迹。控制规划是指通过控制算法,实现对关节的精确控制,保证机器人准确、高效的完成任务规划。
  
  机械臂轨迹规划常用的算法包括关节空间轨迹规划算法和笛卡尔空间轨迹规划算法。关节空间轨迹规划算法是在关节空间中用时间函数来描述关节变量。这类算法的好处是求解过程简单省时,缺点是由于机械臂的轨迹只是通过关节角度函数来表示,并且只考虑起始点和终止点的位置,不考虑两点间机械臂的运动轨迹,因此,对于那些对机器人运动过程中有严格位姿要求的动作,这类算法是无法实现的。当机械臂的末端运动存在严格约束时(如要求它在任意两点之间走一点直线或圆弧,或者在运动过程中绕过障碍物等),就需要采用笛卡尔空间轨迹规划算法来进行轨迹规划。笛卡尔空间轨迹规划算法首先在笛卡尔空间中规划出机械臂末端满足约束的运动轨迹,再将笛卡尔空间中运动轨迹的路径点映射到关节空间,逆解出关节空间中对应的函数。这类算法的好处是能够精确描述机械臂在空间运动中的实际位姿,使机械臂完成复杂的动作。缺点是计算量大,并且会发生机械臂运动过程中出现奇异位型的情况。
  
  轨迹规划的优劣,直接影响机械臂的运动性能及位置精度,工业机器人轨迹规划能力的提升,离不开检测认证手段的干预。北京赛迪机器人测评工程技术中心有限公司是国家权威第三方检测认证机构,致力于机器人功能及性能测评研究。针对工业机器人机械性能、控制性能、作业能力等3大类20项性能指标开展测试服务。通过检测认证手段提升机器人产品质量,指导企业优化产品功能性能,保障我国机器人产业健康稳定发展。

责任编辑:言笑晏晏

 
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