实时高精度工业机器人路径跟踪与轨迹规划优化方法

工业机器人实时高精度路径跟踪与轨迹规划是一个关键的技术挑战，特别是在自动化生产线上，如焊接、喷涂、装配、切割等领域，它直接影响着机器人操作的精确度和效率。这篇论文由徐雄和谭冠政两位作者在中南大学信息科学与工程学院进行研究，他们针对传统方法中通过增加路径节点数来提升精度但可能导致计算量剧增的问题，提出了创新的解决方案。 传统研究中，为了提高路径跟踪的精度，通常会增加路径的节点密度，这虽然可以细化轨迹，但也带来实时计算的负担。论文作者提出了一种新的方法，即在设定的手部路径上选择特定规则的附加节点，比如从原本的2个节点增加到4个，而不是简单地增加节点数。这种策略保持了原有的路径分段数和关节轨迹方程总数不变，却显著提高了精度。 他们利用1个3次多项式、1个正弦函数、1个余弦函数以及它们的乘积构建每一段关节轨迹方程。这种方法巧妙地平衡了精度和计算效率，通过在某些关键位置添加额外的控制，使得机器人手部能够更准确地沿着设定路径运动，尤其是在首尾两端，尽管引入了稍微复杂的方程，但通过精心设计的函数组合，能够在大部分路径段保持较高的跟踪精度。 该方法的优势在计算机仿真实验中得到了验证，证明其在实际工业环境中具有很高的实用性和价值。然而，论文也指出，对于首尾两段路径，由于多项式次数的提高和额外的三角函数引入导致的一次性振荡，精度可能会有所下降。因此，作者针对这个局限进行了改进，对首尾部分的关节轨迹方程进行了优化，进一步提升了整体的路径跟踪性能。 这篇论文提供了一种创新的工业机器人路径跟踪与关节轨迹规划策略，它在保持计算效率的同时实现了高精度，这对于提高工业机器人的工作效率和质量具有重要的理论意义和实践指导价值。