工業機器人運動學與軌跡規劃基礎 |
| 2025-11-14 17:28:00 發布者：中研高科（山東）教育科技發展有限公司-業務部 |
|
工業機器人的核心能力在于其末端執行器能夠精確地在三維空間中運動，這背后的數學基礎是機器人運動學。運動學分為正運動學和逆運動學。正運動學是根據各個關節的角度或位移，計算末端執行器在空間中的位置和姿態。這通常通過建立連桿坐標系并運用齊次變換矩陣來實現。例如，一個六軸串聯機器人的正運動學模型就是六個變換矩陣的連續相乘。逆運動學則恰恰相反，它是給定末端執行器期望的位置和姿態，反解出各個關節需要達到的角度或位移。逆運動學的求解更為復雜，可能存在多解、無解或奇異點等情況，是機器人控制中的關鍵難點。 軌跡規劃則是解決“如何運動”的問題。它不是在目標點之間進行簡單的直線或圓弧插補，而是需要生成一條連續、平滑、且滿足動力學約束（如速度、加速度上限）的路徑。常見的規劃方法有關節空間規劃和笛卡爾空間規劃。關節空間規劃直接在關節角度空間進行插值，計算量小，但末端路徑不可預測；笛卡爾空間規劃則嚴格保證末端沿預定路徑（如直線、圓弧）運動，對焊接、涂膠等應用至關重要，但計算量大且需實時進行逆運動學解算。高級的軌跡規劃還會考慮避障、能耗優化等因素，是實現機器人智能化、高效化作業的基礎。 工業機器人運動學與軌跡規劃基礎 |
  |
