Înțelegerea modului de calcul al vitezelor și accelerațiilor comune este esențială pentru controlul roboților multi-grad-de-libertate (multi-DOF). Calculele exacte permit mișcări precise și îmbunătățește performanța generală a roboților. Acest articol discută metode practice utilizate în robotică pentru aceste calcule.

Concepte fundamentale

Velocitățile comune se referă la rata de schimbare a unghiurilor comune în timp ce accelerațiile comune indică cât de repede se schimbă aceste viteze. Ambele sunt critice pentru planificarea traiectoriei și controlul. Aceste cantități sunt de obicei derivate din ecuațiile cinematice ale robotului.

Calcularea vitezelor articulare

O metodă comună implică utilizarea matricei iacobiene, care leagă vitezele articulate de vitezele end-efector. Velocitățile comune pot fi calculate prin inversarea sau pseudo-inversarea Jacobian:

Vitmul mixt = Pseudo-inversul vitezei Jacobian × End-effector

Această abordare necesită cunoașterea configurației actuale a robotului și mișcarea dorită a efectului final.

Calcularea acceleraţiilor articulare

Accelerațiile comune pot fi obținute prin diferențierea vitezelor comune în funcție de timp. Alternativ, al doilea derivat al iacobian poate fi utilizat în modele dinamice:

Accelerație comună = derivat iacobian × viteze articulare + Jacobian × accelerația end-effector

Abordări practice

Diferențierea numerică este adesea utilizată în aplicații în timp real, unde vitezele și accelerațiile comune sunt estimate din datele de poziție. Tehnici de filtrare, cum ar fi filtrele de trecere joasă, ajută la reducerea zgomotului în aceste estimări. În plus, metodele bazate pe modele încorporează dinamica robotului pentru calcule mai precise.

  • Diferențiere numerică
  • Tehnici de filtrare
  • Calcule dinamice bazate pe modele
  • Metode de fuziune a senzorilor