Att förstå hur man beräknar gemensamma hastigheter och accelerationer är avgörande för att kontrollera multi-degree-of-freedom (multi-DOF) robotar. Noggranna beräkningar möjliggör exakta rörelser och förbättra den övergripande robotprestandan. Denna artikel diskuterar praktiska metoder som används i robotik för dessa beräkningar.
Grundläggande begrepp
Gemensamma hastigheter hänvisar till graden av förändring av gemensamma vinklar över tiden, medan gemensamma accelerationer indikerar hur snabbt dessa hastigheter förändras. Båda är avgörande för banplanering och kontroll. Dessa kvantiteter härrör vanligtvis från robotens kinematiska ekvationer.
Beräkning av gemensamma hastigheter
En vanlig metod innebär att man använder den Jacobian matrisen, som relaterar gemensamma hastigheter till sluteffektiviteter. De gemensamma hastigheterna kan beräknas genom att invertera eller pseudo-invertera Jacobian:
Gemensam hastighet = Pseudo-invers av Jacobian × End-effector hastighet]
Detta tillvägagångssätt kräver kunskap om robotens nuvarande konfiguration och den önskade sluteffektrörelsen.
Beräkning av gemensamma accelerationer
Gemensamma accelerationer kan erhållas genom att differentiera gemensamma hastigheter med avseende på tiden. Alternativt kan den andra derivat av jakobinen användas i dynamiska modeller:
Gemensam acceleration = Jacobian derivat × Gemensamma hastigheter + Jacobian × End-effector acceleration ]
Praktiska metoder
Numerisk differentiering används ofta i realtidsapplikationer, där gemensamma hastigheter och accelerationer uppskattas från positionsdata. Filtreringstekniker, såsom lågpassfilter, hjälper till att minska buller i dessa uppskattningar. Dessutom innehåller modellbaserade metoder robotens dynamik för mer exakta beräkningar.
- Numerisk differentiering
- Filtrera tekniker
- Modellbaserade dynamiska beräkningar
- Sensor fusionsmetoder