4.4 離線與實時在線軌跡規(guī)劃

根據(jù)不同的應(yīng)用場合，軌跡規(guī)劃又分為離線軌跡規(guī)劃與實時在線軌跡規(guī)劃，離線軌 跡規(guī)劃是基于環(huán)境先驗完全信息的軌跡規(guī)劃，完整的先驗信息只能適用于靜態(tài)環(huán)境，機(jī) 器人的離線軌跡規(guī)劃有其潛在的優(yōu)點，例如，在編程過程中，離線的軌跡規(guī)劃不需要占 用生產(chǎn)設(shè)備，因此，保證了自動化工廠大部分時間處于生產(chǎn)狀態(tài)；減小了對系統(tǒng)硬件的 要求，有利于降低系統(tǒng)成本；容易實現(xiàn)系統(tǒng)的柔性組態(tài)。

圖4-3為Delta機(jī)器人用于管材裝箱的示意圖，包裝好的管材由傳送帶沿;c軸方向 經(jīng)過機(jī)構(gòu)歸正后，運輸?shù)街付ㄎ恢貌⒂蓳鯄K擋住，空紙箱由傳送帶沿y軸方向經(jīng)過機(jī)構(gòu) 歸正后，運輸?shù)街付ㄎ恢貌⒂蓳鯄K擋住，Delta機(jī)器人抓取塑封好的管材產(chǎn)品，并按離線 規(guī)劃好的軌跡運動到紙箱指定位置釋放管材，然后，按照指定軌跡返回。

由于離線軌跡規(guī)劃實時性不強，對軌跡的計算時間沒有特別嚴(yán)格的時間限制，因此, 離線軌跡規(guī)劃中可以加入更加復(fù)雜的軌跡規(guī)劃算法。例如，Delta機(jī)器人的離線軌跡規(guī) 劃中加入了動力學(xué)的優(yōu)化算法，可以有效的降低驅(qū)動電機(jī)的峰值力矩和峰值功率，并盡 可能使每個循環(huán)周期中驅(qū)動電機(jī)力矩或功率維持在峰值，以提高驅(qū)動電機(jī)利用率，或者 得到更好的末端執(zhí)行器動力學(xué)參數(shù)。并且，由于機(jī)器人攜帶負(fù)載和空行程時的末端執(zhí)行 器的質(zhì)量不同，可以將機(jī)器人往返軌跡分開進(jìn)行規(guī)劃，當(dāng)機(jī)器人空行程時可以適當(dāng)提高 機(jī)器人的運行速度，從而提高機(jī)器人的工作效率。離線的軌跡規(guī)劃適用于機(jī)器人運行軌跡較為單一的情況，當(dāng)圖4-3中管材位姿或紙箱位姿不確定時，Delta機(jī)器人的離線軌跡 規(guī)劃并不適用。

實時在線軌跡規(guī)劃是基于傳感器信息的不確定環(huán)境的軌跡規(guī)劃，具有很強的實時性 要求，由于動力學(xué)優(yōu)化算法中需要對位移、速度求導(dǎo)，極大地增加了運算時間，所以， 實時在線的機(jī)器人軌跡規(guī)劃一般不會加入復(fù)雜的動力學(xué)優(yōu)化算法，但是為了提高機(jī)器人 的性能，縮短機(jī)器人每個周期的運行時間，減小或避免機(jī)器人的振動，力求軌跡精確， 實時在線軌跡規(guī)劃中應(yīng)加入相應(yīng)算法以滿足動力學(xué)的要求；或者將滿足要求的各種情況 提前進(jìn)行離線軌跡規(guī)劃，再將所有計算好的離線軌跡規(guī)劃結(jié)果制成實時在線軌跡規(guī)劃所 需的數(shù)據(jù)庫，這樣實時在線軌跡規(guī)劃就會得到具有優(yōu)良運動學(xué)和動力學(xué)性能的擬合曲線。

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