改进B样条曲线的机器人轨迹拟合研究*

王晓明，宋 吉，郑继新，庞浩帅

(兰州理工大学 电气工程与信息工程学院，甘肃 兰州 730050)

0 引 言

目前所研究的机械臂运动轨迹分为两个部分：第一个称为路径规划，规划需要人工根据作业任务和环境设定机器人的工作路径，示教记录之后机器人重复执行规划的路径。但是示教再现无法根据环境因素实时规划出机器人路径。另一个称为轨迹规划，轨迹规划加入时间序列信息对机器人的速度和加速度进行规划，以满足光滑性以及速度可控性等要求，控制各关节在相同时间内运动综合作用到末端执行器，使执行器按工作要求最优执行任务[1]。

1 关节空间轨迹规划方法

关节空间轨迹规划对运动路径的描述是将关节变量表示为时间的函数，对关节空间中如何利用受控参数规划机器人的运动进行研究。设置路径点处的位置和姿态参数，转化为对各关节角度的控制要求，不必考虑笛卡尔空间中两路径点间轨迹的形状[2]。得到的关节轨迹在满足不同的约束条件下，可釆用不同类型的插值运算来实现轨迹规划[3]。对于得到的关节轨迹函数都要求关节变量在极值范围内，各关节位移、速度、加速度和各关节角的插值点处连续，使机器人各关节运动平稳，减小振动，提高工作质量，延长使用寿命[4]。B样条曲线具有很强的局部支撑性、关节角位移变化率较小等优点并且可以多次扩张，不存在瞬时变化等问题。假如需要对规划好的某个关节的某一段轨迹需要调整，只调整B样条曲线所控制的这段轨迹的一个控制点即可，不需要对整个关节轨迹作调整，在很大程度上降低了后续遗传算法寻优的难度[5]。……