基于测地线的机器人最优轨迹规划的研究

本项目包括两方面内容：（1）基于测地线的轨迹规划（2）基于模型前馈补偿的实用控制技术。将机器人运动学和动力学映射成抽象的几何曲面，通过对该几何曲面的研究，创造性地提出了按测地线进行机器人轨迹规划的方法，该方法与现有的最优轨迹规划方法的一个显著的区别是路径节点之间的连续轨迹是直接解测地线微分方程得到的最优解，而不是经过插值得到的。并且该方法是以机器人末端执行器的轨迹弧长为参数的，这种非时间参考的机器人轨迹规划方法包含路径的实时信息，使机器人在复杂环境下工作更具有智能性。根据该规划方法的特点，拟采用基于模型的前馈补偿的方法来实现其控制，该方法只需机器人各关节的位置信息，只用现有的机器人控制器即可实现考虑动力学的复杂控制，而计算力矩控制和自适应控制等高级控制需要复杂的控制器，成本高，工业机器人制造商不愿采用。本项目的基于测地线的规划方法及其特殊的控制规律有望真正使高级控制应用到工业机器人上。