轉載自博客 [robot motion planning介紹

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0.總體知識框架:



1.0 什麼是機器人的運動規劃

定義:在給定的環境中,指定機器人的起點與終點,計算出連接起點與終點,並滿足一定的約束條件(如避障、路徑最短、時間最短、末端滿足工藝要求等)的軌跡。

簡單的說可以理解爲:在機械臂上做自動規劃

詳細點的定義:

運動規劃(motion planning)由路徑規劃和軌跡規劃組成,連接起點位置和終點位置的序列點或曲線稱之爲路徑,構成路徑的策略稱之爲路徑規劃。路徑是機器人位姿的一定序列,而不考慮機器人位姿參數隨時間變化的因素。路徑規劃(一般指位置規劃)是找到一系列要經過的路徑點,路徑點是空間中的位置或關節角度,而軌跡規劃是賦予路徑時間信息,對機器人執行任務時的速度與加速度進行規劃,以滿足光滑性和速度可控性等要求。

       運動控制則是主要解決如何控制目標系統準確跟蹤指令軌跡的問題。即對於給定的指令軌跡,選擇適合的控制算法和參數,產生輸出,控制目標實時,準確地跟蹤給定的指令軌跡。 
       路徑規劃的目標是使路徑與障礙物的距離儘量遠同時路徑的長度儘量短;軌跡規劃的目的主要是機器人關節空間移動中使得機器人的運行時間儘可能短,或者能量儘可能小。軌跡規劃在路徑規劃的基礎上加入時間序列信息,對機器人執行任務時的速度與加速度進行規劃,以滿足光滑性和速度可控性等要求

1.1 運動規劃算法的評價標準

  • Complete(完備性):如果一個問題有解,那麼一定能在有限的時間內求出可行解。
  • Optimality(最有性):找到的路徑是最短的,能量最優的,執行最快的等等。

1.2 理論現狀與應用現狀

  • 理論現狀:

          從運動學規劃角度,給定足夠多的時間,一定能夠最優且完備地求解到軌跡。從理論的角度,運動規劃的問題已經解決    了。

  • 應用現狀:

           目前不存在一種能在給定的時間內,給出不錯路徑的算法。

2. 爲什麼要進行運動規劃

     哪有那麼多爲什麼,狂拽酷炫吊炸天就行了!!!

     好吧,正經點!提高易用性,如果有一天機器人使用起來像手機一樣好用,那麼機器人就能走進千家萬戶,哪怕只到了諾基亞的程度。

3. 怎麼進行運動規劃

對運動規劃問題進行數學建模。將問題用數學語言描述出來,然後求解。

建模方法主要有三種:

3.1 建模篇優化方法


3.2 建模篇強化學習方法


3.3 建模篇幾何方法

這些方法的具體過程在今後的學習當中再慢慢補充,不過其中最重要的應該是RRT算法,今後的學習當中,多花點時間學習一下RRT算法,及其衍生的算法。



 4. 實際四要素

   機器人是有體積有大小的,在實際的運動規劃中要考慮以下幾個因素。


機器人的軌跡規劃與自動導引

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