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机器人加速度级别任务优先级逆向运动学

机器人加速级任务优先级逆向运动学

机器人加速度级逆向运动学

上述主要包含主任务和零空间任务。一般适用于七自由度机械臂的控制,更多的优先级任务分解会导致较大的计算量,对机械臂的控制系统要求也更高。对笛卡尔任务进行任务分层,主要是针对特定的对接任务优先保证主抓捕方向上相关的位置或姿态的任务精度控制,从而保证捕获目标的顺利进行。机械臂有充足的自由度完成高优先级任务;而次级任务 的任务精度是在保证高优先级任务精度下,机械臂尽可能完成次级任务;零空间的任务是在高优先级任务和次级任务均完成的情况下,在二者的零空间内进行机械臂的自运动构型调整。

在加速度逆向运动学中,由于给定的是笛卡尔的加速度,因此需要对笛卡尔的加速度进行一定的修正;对在笛卡尔阻抗关系中,由于涉及到末端位置和姿态的阻抗关系,因而涉及到位置和姿态的偏差量。在阻抗控制中,需要对姿态的误差进行计算,与位置偏差修正不同的是,姿态的误差是无法直接由前后两次的差值直接得到。因此需要根据姿态的表示方法进行适当的转换。姿态的误差对于实现末端姿态方向上的阻抗控制以及笛卡尔轨迹修正至关重要。姿态可以由欧拉角度、轴角以及四元数等表示。

加速度级别的逆向运动学具体可以表示如下:

闭环加速度级逆向运动学
稳定性说明

总之,机器人加速度控制是机器人动态控制的基础,其主要用途有以下几方面:

(1)加速度控制突出机器人高速以及动态性能;

(2)加速度的优化控制可以将包含力矩等优化选项放进零空间中;

(3)加速度控制可以用于机器人的基于力矩跟踪的阻抗控制算法中;

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