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一种新型高阶连续的点对点运动轨迹规划算法

2021-09-16肖友刚朱铖臻

哈尔滨工业大学学报 2021年9期

肖友刚,朱铖臻,李 蔚,韩 锟

(1.中南大学 交通运输工程学院,长沙 410075; 2.轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室(中南大学),长沙 410075)

点对点运动广泛存在于机器人、数控装备、起重机械等领域。利用目标位置与当前位置的误差进行反馈控制,是很多点对点运动控制系统普遍采用的算法,这种方法存在着初始控制量大、过程不可控以及振动和冲击较大等缺陷。为了解决这个问题,通常采用轨迹规划法。合理的点对点轨迹规划应该将最大速度、加速度、加加速度等进行合理约束,并能根据被控对象特点有效调整加、减速过程,且保证系统平稳运行。目前,大多数轨迹规划是根据点对点运动所经历的加速、匀速、减速过程构造分段函数,然后利用各种方法对各段的衔接处进行平滑处理[1-6]。文献[2]将取放路径分解为两个正交的坐标轴,基于三次B样条曲线设计了高速取放并行机器人的四阶连续平滑轨迹。文献[7]建立了基于四元数的直线与圆弧运动的位姿模型,并采用弧长增量法插补技术实现了机械手空间轨迹规划。文献[8]将三角函数与直线连接组成加速度曲线,提出一种加加速度无突变且起止端连续的S型加减速规划算法。文献[9]采用五阶S曲线加减速方法对电机启动输入信号进行规划来抑制系统扭振,并运用粒子群优化算法选取五阶S曲线参数。文献[10]以循环计算方式获得加速段的运动距离与速度、最大速度的作用时间,提出了四阶S型轨迹规划算法。……

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