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机械臂轨迹规划概述

发布时间:2022-10-01 点击:46次

机械臂的系统及机械臂的组成

机械臂系统:机械臂是一个复杂系统, 存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性,对于不同的任务, 需要规划机械臂关节空间的运动轨迹,从而级联构成末端位姿。

机械臂组成如下:机器人系统是由视觉传感器、机械臂系统及主控计算机组成,其中机械臂系统又包括模块化机械臂和灵巧手两部分。

自动驾驶全局路径规划是什么意思?

首先来说明三个概念,路径规划、避障规划、轨迹规划。路径规划通常指全局的路径规划,也可以叫全局导航规划,从出发点到目标点之间的纯几何路径规划,无关时间序列,无关车辆动力学。

避障规划又叫局部路径规划,又可叫动态路径规划,也可以叫即时导航规划。主要是探测障碍物,并对障碍物的移动轨迹跟踪(Moving Object Detection and Tracking ,一般缩写为MODAT)做出下一步可能位置的推算,最终绘制出一幅包含现存碰撞风险和潜在碰撞风险的障碍物地图,这个潜在的风险提示是100毫秒级,未来需要进一步提高,这对传感器、算法的效率和处理器的运算能力都是极大的挑战,避障规划不仅考虑空间还考虑时间序列,在复杂的市区运算量惊人,可能超过30TFLOPS,这是无人车难度最高的环节。未来还要加入V2X地图,避障规划会更复杂,加入V2X地图,基本可确保无人车不会发生任何形式的主动碰撞。

轨迹规划则源自机器人研究,通常是说机械臂的路径规划。在无人车领域,轨迹规划的定义感觉不统一。有人将避障规划与轨迹规划混淆了华体会真人(中国)官方网站。轨迹规划应该是在路径规划和避障规划的基础上,考虑时间序列和车辆动力学对车辆运行轨迹的规划,主要是车纵向加速度和车横向角速度的设定。将设定交给执行系统,转向、油门、刹车。如果有主动悬挂,那么轨迹规划可能还要考虑地形因素。

三大规划是无人车最复杂的部分,算法多不胜数,让人眼花缭乱,这也是百度、谷歌和苹果科技巨头要切入无人车领域的主要原因,这些科技巨头最擅长的就是算法的优化整合。当然传统车厂如福特和丰田,拥有对车辆动力学的绝对优势,在此领域实力并不比科技巨头要差,尤其是丰田,从开源SLAM到KITTI,软件实力丝毫不次于谷歌。

轨迹规划和路径规划的区别

在研究路径规划问题时,很多人都不知道运动规划(motion planning)、路径规划(path planning)、轨迹规划(trajectory planning)三者的区别与联系,包括很多国内外学者不区分path planning和trajectory planning

其实现在研究的主流应该是motion planning问题,它们的区别可以参考stackexchange问答: Motion planning VS path planning

1 motion planning

在机器人学中运动规划是指2D或者3D空间中找到使得机器人从起点移动到目标点的有效运动序列(a sequence of valid configurations)的过程,这个运动序列属于配置空间(configuration space)。

主流的应用有无人驾驶和机械臂避障

运动规划包含配置空间(跟机器人能够完成的动作和姿态有关)、自由空间(环境中能够自由到达的空间)、目标空间、障碍与危险空间。

在低维空间中可以使用**基于栅格(grid-based)**的方法,对于高维情况,势场法很好但是容易陷入局部最小值,见知乎,基于采样的方法可以解决局部最小值的问题却无法确定是否不存在任何路径,但是随着花费的时间越来越多失败的可能也会降低。该方法被认为是高维空间中的最新技术。

motion planning包含path和trajectory planning两部分,通常情况下是先path然后trajectory,好比使用高德地图到达目的地的过程,高德地图提供path规划,而人在运动的过程中根据实际的路段规划提供trajectory规划,合起来就是motion规划。

2 path planning

指的是只考虑静态障碍环境生成的路径,好比高德地图生成的路线,它是一个空间路径

3 trajectory planning

有时也叫route planning,考虑机器人本身的运动能力和中途可能的动态障碍而生成一段时间内的动作序列,比如在高德地图生成路径后行驶期间所决策的速度空间,是一个时空路径。

机器人关节运动和线性运动进行路径规划的基本原理是什么?

1、关节运动轨迹规划原理:从实际运动的角度,关节运动有两种方式,第一种是关节运动速度相同,时间不同,那么结果是两关节不同时到达;第二种方式是关节运动时间相同,所以两关节同时到达,但是速度不同。

2、线性运动轨迹规划原理:还是以两自由度的机器人讲解分析,现在假设机器人的末端手可以沿P1点到P2点之间的一条已知直线路径运动。

轨迹规划方法?

轨迹规划方法分为两个方面:对于移动机器人偏向于意指移动的路径轨迹规划,如机器人是在有地图条件或是没有地图的条件下,移动机器人按什么样的路径轨迹来行走;对于工业机器人则意指两个方向,机械臂末端行走的曲线轨迹,或是操作臂在运动过程中的位移、速度和加速度的曲线轮廓。