演示文稿第七章機(jī)器人規(guī)劃

（優(yōu)選）第七章機(jī)器人規(guī)劃當(dāng)前1頁，總共91頁。機(jī)器人規(guī)劃

Robotplanning7.1機(jī)器人規(guī)劃的作用與任務(wù)7.2積木世界的機(jī)器人規(guī)劃7.3STRIPS規(guī)劃系統(tǒng)7.4具有學(xué)習(xí)能力的規(guī)劃系統(tǒng)7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃7.6太空構(gòu)件裝配順序分層規(guī)劃系統(tǒng)7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃當(dāng)前2頁，總共91頁。Robotplanning7.1機(jī)器人規(guī)劃的作用和任務(wù)

1.規(guī)劃的作用與問題分解途徑（1）規(guī)劃的概念及作用概念：在執(zhí)行一個(gè)問題求解程序中的任何一步之前，計(jì)算該程序幾步的過程，是一個(gè)行動(dòng)過程的描述。蘊(yùn)涵排序。步驟含糊。具有分層結(jié)構(gòu)。當(dāng)前3頁，總共91頁。Robotplanning7.1機(jī)器人規(guī)劃的作用和任務(wù)

1.規(guī)劃的作用與問題分解途徑（1）規(guī)劃的概念及作用作用：缺乏規(guī)劃可能導(dǎo)致不是最佳的問題求解。

規(guī)劃可用來監(jiān)控求解過程。如發(fā)射火箭。當(dāng)前4頁，總共91頁。Robotplanning7.1機(jī)器人規(guī)劃的作用和任務(wù)

1.規(guī)劃的作用與問題分解途徑（2）問題分解的途徑：

途徑一：只考慮狀態(tài)中可能變化了的那些部分。途徑二：把單一的問題分割成為幾個(gè)子問題。當(dāng)前5頁，總共91頁。Robotplanning7.1機(jī)器人規(guī)劃的作用和任務(wù)

1.規(guī)劃的作用與問題分解途徑（3）域的預(yù)測和規(guī)劃的修正：產(chǎn)生一個(gè)有希望成功的規(guī)劃。規(guī)劃失敗，從現(xiàn)有狀態(tài)從新開始規(guī)劃。非期望結(jié)果并不使余下部分失敗。使規(guī)劃失敗的影響限制在局部內(nèi)。記錄規(guī)劃執(zhí)行步驟及理由，便于回溯。當(dāng)前6頁，總共91頁。Robotplanning7.1機(jī)器人規(guī)劃的作用和任務(wù)

2.機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)的任務(wù)與方法（1）機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)的任務(wù)：◆根據(jù)最有效的啟發(fā)信息，選擇應(yīng)用于下一步的最好規(guī)則?！魬?yīng)用所選取的規(guī)則來計(jì)算生成的新狀態(tài)?！魧?duì)所求得的解答進(jìn)行檢驗(yàn)?！魴z驗(yàn)空端，并舍棄?！魴z驗(yàn)殆正確的解答，并應(yīng)用具體技術(shù)使之完全正確。當(dāng)前7頁，總共91頁。Robotplanning7.1機(jī)器人規(guī)劃的作用和任務(wù)

2.機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)的任務(wù)與方法（2）機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)的方法：

ⅰ選擇和應(yīng)用規(guī)則：方法一，對(duì)每個(gè)動(dòng)作都敘述起所引起的狀態(tài)表示的每一個(gè)變化。另用某些語句來描述所有其它維持不變的事物。優(yōu)點(diǎn)：只需一個(gè)機(jī)理——消解。缺點(diǎn)：若問題狀態(tài)復(fù)雜，則需很多的公理?xiàng)l數(shù)。當(dāng)前8頁，總共91頁。Robotplanning7.1機(jī)器人規(guī)劃的作用和任務(wù)

2.機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)的任務(wù)與方法（2）機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)的方法：方法一例：謂詞集合描述狀態(tài)：如圖動(dòng)作影響到的狀態(tài)：用框架公理規(guī)則描述不受操作符影響的狀態(tài)：

當(dāng)前9頁，總共91頁。Robotplanning7.1機(jī)器人規(guī)劃的作用和任務(wù)

2.機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)的任務(wù)與方法（2）機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)的方法：

ⅰ選擇和應(yīng)用規(guī)則：關(guān)于框架公理使用初始表，刪除表和添加表。優(yōu)點(diǎn)：減少提供給操作符的信息。操作后不必推演所有信息。便于回溯。如圖：

當(dāng)前10頁，總共91頁。Robotplanning7.1機(jī)器人規(guī)劃的作用和任務(wù)

2.機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)的任務(wù)與方法（2）機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)的方法：

ⅱ檢驗(yàn)解答與空端：求得能將初始狀態(tài)變換為目標(biāo)狀態(tài)的操作符序列，即得解。空端，從它無法到達(dá)目標(biāo)的端點(diǎn)。正向推理及反向推理。當(dāng)前11頁，總共91頁。Robotplanning7.1機(jī)器人規(guī)劃的作用和任務(wù)

2.機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)的任務(wù)與方法（2）機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)的方法：

ⅲ修正殆正確解的各種方法：◆檢查求得的狀態(tài)，并把它與期望目標(biāo)加以比較?！糇⒁庥嘘P(guān)出錯(cuò)的知識(shí)，然后加以直接修正?！舨恍拚?，不完全確定地讓差別保留到最后的可能時(shí)刻。當(dāng)前12頁，總共91頁。Robotplanning7.2積木世界的機(jī)器人規(guī)劃

1.積木世界的機(jī)器人問題（1）積木世界：幾個(gè)有標(biāo)記的一樣大小的積木。（2）機(jī)器人動(dòng)作：unstack(a,b)stack(a,b)pickup(a)putdown(a)

狀態(tài)描述：ON(a,b)ONTABLE（a）

CLEAR(a)HOLDING(a)HANDEMPTY當(dāng)前13頁，總共91頁。Robotplanning7.2積木世界的機(jī)器人規(guī)劃

1.積木世界的機(jī)器人問題（2）機(jī)器人例：初始狀態(tài)：CLEAR（B）

CLEAR（C）

ON（C，A）

ONTABLE（A）

ONTABLE（B）

HANDEMPTY目標(biāo)狀態(tài)：ON（B，C）∧ON（A，B）

當(dāng)前14頁，總共91頁。Robotplanning7.2積木世界的機(jī)器人規(guī)劃

2.用F規(guī)則求解規(guī)劃序列（1）先決條件（2）刪除表（3）添加表

例move(x,y,z)

先決條件CLEAR（x），CLEAR（z），ON（x,y）刪除表ON(x,y),CLEAR(z)

添加表ON(x,z),CLEAR(y)當(dāng)前15頁，總共91頁。Robotplanning7.2積木世界的機(jī)器人規(guī)劃

2.用F規(guī)則求解規(guī)劃序列表示圖4的所有狀態(tài)空間

當(dāng)前16頁，總共91頁。Robotplanning7.3STRIPS規(guī)劃系統(tǒng)

1.STRIPS系統(tǒng)的組成（1）世界模型。為一階謂詞演算公式。（2）操作符（F規(guī)則）。包括先決條件，刪除表，添加表。（3）操作方法。應(yīng)用狀態(tài)空間表示和中間—結(jié)局分析。當(dāng)前17頁，總共91頁。Robotplanning7.3STRIPS規(guī)劃系統(tǒng)

2.STRIPS系統(tǒng)規(guī)劃過程例7.1,要求機(jī)器人到鄰室去取回一個(gè)箱子。

當(dāng)前18頁，總共91頁。Robotplanning7.3STRIPS規(guī)劃系統(tǒng)提供兩個(gè)操作符：

gothru(d,r1,r2)pushthru(b,d,r1,r2)

這個(gè)問題的差別表：當(dāng)前19頁，總共91頁。Robotplanning7.3STRIPS規(guī)劃系統(tǒng)初始狀態(tài)M0：INROOM（ROBOT，R1）

INROOM（VOX1，R2）

CONNECTS（D1，R1，R2）目標(biāo)狀態(tài)G0：INROOM（ROBOT，R1）∧

INROOM（BOX1，R1）采用中間—結(jié)局分析方法來逐步求解經(jīng)gothru(C1，R1，R2)

中間狀態(tài)M1：INROOM（ROBOT，R2）

CONNECTS（D1，R1，R2）經(jīng)pushthru

中間狀態(tài)M2：M2=G0當(dāng)前20頁，總共91頁。Robotplanning7.3STRIPS規(guī)劃系統(tǒng)例7.1的搜索圖及與或圖

當(dāng)前21頁，總共91頁。Robotplanning7.3STRIPS規(guī)劃系統(tǒng)

3.含有多重解答的規(guī)劃例7.2,要求機(jī)器人將不同區(qū)域的三個(gè)箱子移到同一區(qū)域內(nèi)。

當(dāng)前22頁，總共91頁。Robotplanning7.3STRIPS規(guī)劃系統(tǒng)

3.含有多重解答的規(guī)劃操作符：

push(k,m,n)goto(m,n)

初始模型M0：ATR(a),AT(BOX1,b),AT(BOX2,c),AT(BOX3,d)

目標(biāo)模型G0：(BOX1，x）∧（BOX2，x）∧（BOX3，x）當(dāng)前23頁，總共91頁。Robotplanning7.3STRIPS規(guī)劃系統(tǒng)采用消解反演和中間—結(jié)局分析。解1：{goto(a,c),push(BOX2,c,b),goto(b,d),push(BOX3,d,b)}當(dāng)前24頁，總共91頁。Robotplanning7.3STRIPS規(guī)劃系統(tǒng)

3.含有多重解答的規(guī)劃

解2：{goto(a,b),push(BOX1,b,c),goto(c,d),push(BOX3,d,c)}

解3：{goto(a,b),push(BOX1,b,d),goto(d,c),push(BOX2,c,d)}當(dāng)前25頁，總共91頁。Robotplanning7.4具有學(xué)習(xí)能力的規(guī)劃系統(tǒng)

PULP—Ⅰ系統(tǒng)

普渡大學(xué)，1976~1979，S.Tangwongsan&傅京孫一種管理式（監(jiān)督式）學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

優(yōu)點(diǎn)：輸入的目標(biāo)語句表示為英語語句。應(yīng)用輔助物體改善了系統(tǒng)對(duì)物體的操作能力。當(dāng)前26頁，總共91頁。Robotplanning7.4具有學(xué)習(xí)能力的規(guī)劃系統(tǒng)

1.PULP—Ⅰ系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與操作方式字典：英語詞匯的集合。模型：部分包括模型世界內(nèi)物體現(xiàn)有狀態(tài)的事實(shí)。過程：集中了預(yù)先準(zhǔn)備好的知識(shí)。方塊：集中了LISP程序。

SENEF程序：用語義網(wǎng)絡(luò)來表示知識(shí)。操作如圖。

當(dāng)前27頁，總共91頁。Robotplanning7.4具有學(xué)習(xí)能力的規(guī)劃系統(tǒng)

2.PULP—Ⅰ的世界模型和規(guī)劃結(jié)果。一個(gè)具體任務(wù)下的世界模型。

當(dāng)前28頁，總共91頁。Robotplanning7.4具有學(xué)習(xí)能力的規(guī)劃系統(tǒng)

2.PULP—Ⅰ的世界模型和規(guī)劃結(jié)果。

對(duì)STRIPS，ABSTRIPS和PULP—Ⅰ三個(gè)系統(tǒng)的規(guī)劃速度進(jìn)行比較。當(dāng)前29頁，總共91頁。Robotplanning7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和規(guī)劃機(jī)理采用基于規(guī)則的專家系統(tǒng)。（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和規(guī)劃機(jī)理。五部分◆知識(shí)庫?！艨刂撇呗浴！敉评頇C(jī)?！糁R(shí)獲取。◆解釋與說明。一定的工具：支援軟件和硬件。

當(dāng)前30頁，總共91頁。Robotplanning7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和規(guī)劃機(jī)理（2）任務(wù)級(jí)機(jī)器人規(guī)劃三要素◆建立模型。對(duì)物體和機(jī)器人的幾何，運(yùn)動(dòng)，物理描述?！羧蝿?wù)說明。說明各物體所期望的空間關(guān)系?！舫绦蚓C合。

當(dāng)前31頁，總共91頁。Robotplanning7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

2.ROPES機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)。

RobotPlanningExpertSystems(1)系統(tǒng)簡化框圖。

當(dāng)前32頁，總共91頁。Robotplanning7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

2.ROPES機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)。

(2)世界模型當(dāng)前33頁，總共91頁。Robotplanning7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

2.ROPES機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)。

(3)規(guī)劃與執(zhí)行結(jié)果共使用15條規(guī)則。規(guī)則14：表示機(jī)器人用小車把重型零件（object）從某工段areaRb的位置(Xb,Yb)推移(push)到其目的位置(Xg,Yg)工段的位置所應(yīng)具備的條件和必須遵循的操作。當(dāng)前34頁，總共91頁。Robotplanning7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

2.ROPES機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)。

(3)規(guī)劃與執(zhí)行結(jié)果例，物體在第1工段，運(yùn)送至第4工段第8工作臺(tái)。應(yīng)具備的條件：4條◆已知零件位置。at(Object,Rb,(Xb,Yb))◆已知目標(biāo)工段。at4(Goal,Rg,(Xg,Yg))◆零件兩位置關(guān)系。

diff(Rb,R4),diff(R4,Rb),diff(Rg,R1),diff(R1,Rb),diff(Rb,Rg),diff(R4,R1),(connects(D2,R1,Rb)；connects(D1,Rb,R1)),當(dāng)前35頁，總共91頁。Robotplanning7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

2.ROPES機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)。

(3)規(guī)劃與執(zhí)行結(jié)果例，接上(connects(D2,Rg,R1)；connects(D2,R1,Rg)),(connects(D3,Rb,R4)；connects(D3,R4,Rb)),(connects(D3,R4,Rg)；connects(D3,Rg,R4)),(neighbors(Rb,R4)；neighbors(Rg,R4))◆已知推零件過程中所經(jīng)過的兩個(gè)門道的位置。at6(D1,Rb,(X2,Y2)),at6(D1,R1,(X3,Y3)),at6(D2,R1,(X4,Y4)),at6(D2,Rg,(X5,Y5)),當(dāng)前36頁，總共91頁。Robotplanning7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

2.ROPES機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)。

(3)規(guī)劃與執(zhí)行結(jié)果動(dòng)作序列

push((Rb,(Xb,Yb)),(Rb,(X2,Y2))),pushthru(D1,(Rb,(X2,Y2)),(R1,(X3,Y3))),push((R1,(X3,Y3)),(R1,(X4,Y4))),pushthru(D2,(R1,(X4,Y4)),(Rg,(X5,Y5))),push((Rg,(X5,Y5)),(Rg,(Xg,Yg))),transfer(Object,cart1,Goal)當(dāng)前37頁，總共91頁。Robotplanning7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

2.ROPES機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)。

(3)規(guī)劃與執(zhí)行結(jié)果一個(gè)具體任務(wù)：處在工段3的機(jī)器人把工段2的重型零件part10搬移至工段5的工作臺(tái)5上。用戶輸入數(shù)據(jù)：

[area3,a,b],[area6,_,_],[area2,0,2],[area5,4.5,1],[part10,table5].當(dāng)前38頁，總共91頁。Robotplanning7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

2.ROPES機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)。

(3)規(guī)劃與執(zhí)行結(jié)果一個(gè)具體任務(wù)：

作業(yè)任務(wù)的圖解。

當(dāng)前39頁，總共91頁。Robotplanning7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

2.ROPES機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)。

(3)規(guī)劃與執(zhí)行結(jié)果本系統(tǒng)最大可能解為8個(gè)。

例：原處于工段1的機(jī)器人，使用工段6的小車把工段1內(nèi)的一個(gè)重型零件送至工段6的某處。

當(dāng)前40頁，總共91頁。Robotplanning7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

2.ROPES機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)。

(4)比較表7.2比較4個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性

當(dāng)前41頁，總共91頁。Robotplanning7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

2.ROPES機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)。

(4)比較

比較4個(gè)系統(tǒng)的規(guī)劃速度。

當(dāng)前42頁，總共91頁。Robotplanning7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

2.ROPES機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)。

(4)比較表7.3仔細(xì)地比較了PULP—1和ROPES的規(guī)劃速度

當(dāng)前43頁，總共91頁。Robotplanning7.5基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

2.ROPES機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)。

(5)結(jié)論與討論◆更好的規(guī)劃性能和更快的規(guī)劃速度?！艨奢敵瞿橙蝿?wù)的所有解?！魧⒏怕?，可信度，模糊理論運(yùn)用于不確定任務(wù)?！鬋-PROLOG語言簡單，有效。◆操作符數(shù)目增大時(shí)，規(guī)劃時(shí)間增加得很少。

當(dāng)前44頁，總共91頁。Robotplanning7.6太空構(gòu)件裝配順序分層規(guī)劃系統(tǒng)

1.太空構(gòu)件裝配及其分層順序規(guī)劃（1）拆開順序規(guī)劃器的可行性準(zhǔn)則

a,

幾何可行性的定義：任何支梁如果在下一個(gè)執(zhí)行裝配操作點(diǎn)，機(jī)器人臂和末端裝置可達(dá)的，則稱為支梁幾何可行性。

凸形外殼的定義：如果一組頂點(diǎn)處在所建立的三維容積空間的端點(diǎn)上，那么這組頂點(diǎn)就是頂點(diǎn)集合的凸形外殼。當(dāng)前45頁，總共91頁。7.6太空構(gòu)件裝配順序分層規(guī)劃系統(tǒng)

1.太空構(gòu)件裝配及其分層順序規(guī)劃（1）拆開順序規(guī)劃器的可行性準(zhǔn)則幾何可行性的一般定義：

3D（N，S），CH（N）

N：結(jié)點(diǎn)數(shù)S：支梁數(shù)

3D：結(jié)點(diǎn)和支梁組成的三維空間

CH：結(jié)點(diǎn)的凸形外殼

ⅰ檢驗(yàn)所有處于凸形外殼上的支梁，并放入活動(dòng)表(activelist)A-。

ⅱ,具有：

ⅲ結(jié)束。

Robotplanning當(dāng)前46頁，總共91頁。Robotplanning7.6太空構(gòu)件裝配順序分層規(guī)劃系統(tǒng)

1.太空構(gòu)件裝配及其分層順序規(guī)劃（1）拆開順序規(guī)劃器的可行性準(zhǔn)則

b,

結(jié)構(gòu)可行性的定義：如果移動(dòng)一個(gè)支梁導(dǎo)致最大穩(wěn)定和剛性結(jié)構(gòu)，則該支梁具有滿足結(jié)構(gòu)可行性條件的特性。

三維空間結(jié)構(gòu)的兩個(gè)層次：◆支梁和結(jié)點(diǎn)相互連接，形成完整的上層結(jié)構(gòu)?！粜纬苫ミB剛性子結(jié)構(gòu)的支梁和結(jié)點(diǎn)集合，建立完整結(jié)構(gòu)。當(dāng)前47頁，總共91頁。Robotplanning7.6太空構(gòu)件裝配順序分層規(guī)劃系統(tǒng)

1.太空構(gòu)件裝配及其分層順序規(guī)劃（1）拆開順序規(guī)劃器的可行性準(zhǔn)則

C，連接關(guān)系，穩(wěn)定性和可行性準(zhǔn)則結(jié)構(gòu)容積單元（SVE）：StructuralVolumeElement

是支梁和結(jié)點(diǎn)的集合，它們以規(guī)定的方法互連，形成結(jié)構(gòu)上剛性和穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)前48頁，總共91頁。Robotplanning7.6太空構(gòu)件裝配順序分層規(guī)劃系統(tǒng)

1.太空構(gòu)件裝配及其分層順序規(guī)劃（1）拆開順序規(guī)劃器的可行性準(zhǔn)則非結(jié)構(gòu)容積單元（NSVE）：是不形成結(jié)構(gòu)單元的支梁和結(jié)點(diǎn)的任務(wù)集合。當(dāng)前49頁，總共91頁。Robotplanning7.6太空構(gòu)件裝配順序分層規(guī)劃系統(tǒng)

1.太空構(gòu)件裝配及其分層順序規(guī)劃（1）拆開順序規(guī)劃器的可行性準(zhǔn)則

SVE和NSEV結(jié)構(gòu)提供了空間構(gòu)件裝配的分層表示。

SVE的3種互連關(guān)系：◆點(diǎn)連接0（1）階◆線連接0（2）階◆面連接當(dāng)前50頁，總共91頁。Robotplanning7.6太空構(gòu)件裝配順序分層規(guī)劃系統(tǒng)

1.太空構(gòu)件裝配及其分層順序規(guī)劃（2）規(guī)劃規(guī)則的表示與搜索

Ⅰ狀態(tài)和規(guī)劃表示分層表示。底層部分包括支梁和結(jié)點(diǎn)。高層部分包括SVE和NSEV。由上述兩部分組成的關(guān)系圖表示三維裝配約束。當(dāng)前51頁，總共91頁。Robotplanning7.6太空構(gòu)件裝配順序分層規(guī)劃系統(tǒng)

1.太空構(gòu)件裝配及其分層順序規(guī)劃（2）規(guī)劃規(guī)則的表示與搜索

Ⅱ分層搜索策略搜索空間限制在可能導(dǎo)致可行解的范圍內(nèi)。分層方法由兩層拆裝組成。第一層應(yīng)用SVE約束決定SVE單元的順序。

SVE被定序后，就開始第二層拆裝規(guī)劃。由保證子目標(biāo)最優(yōu)解，從而保證全局最優(yōu)。當(dāng)前52頁，總共91頁。Robotplanning7.6太空構(gòu)件裝配順序分層規(guī)劃系統(tǒng)

1.太空構(gòu)件裝配及其分層順序規(guī)劃（2）規(guī)劃規(guī)則的表示與搜索第一層SVE級(jí)算法：◆開始。◆SVE確定3D空間的所有SVE單元?！鬝VEvalid確定所有有效的SVE單元。◆SVEminface確定含有最少面數(shù)的SVE單元。◆如果SVEminface=1SVEnextSVEminface,否則SVEease確定從SVEminface拆裝的最容易SVE單元。◆SVEnextSVEease◆3DREMOVE(SVEease)◆DISASSEMBLEsve(3D’)當(dāng)前53頁，總共91頁。Robotplanning7.6太空構(gòu)件裝配順序分層規(guī)劃系統(tǒng)

1.太空構(gòu)件裝配及其分層順序規(guī)劃（2）規(guī)劃規(guī)則的表示與搜索第一層SVE級(jí)確定順序之準(zhǔn)則：◆移動(dòng)應(yīng)當(dāng)影響最少的面連接數(shù)?！粢苿?dòng)必須是最容易的。中間不穩(wěn)定態(tài)盡可能少?！粢苿?dòng)必須是有效的。前后兩個(gè)SVE必須相連。當(dāng)前54頁，總共91頁。Robotplanning7.6太空構(gòu)件裝配順序分層規(guī)劃系統(tǒng)

1.太空構(gòu)件裝配及其分層順序規(guī)劃（2）規(guī)劃規(guī)則的表示與搜索第二層支梁級(jí)：選擇具有最小總代價(jià)的有效支梁。確定幾何可行的支梁。運(yùn)用啟發(fā)代價(jià)函數(shù)。

例：圖7.26

四面體{6，5，4，3，2，1}

五面體{7，3，2，1，6，4，8，5}

當(dāng)前55頁，總共91頁。Robotplanning7.6太空構(gòu)件裝配順序分層規(guī)劃系統(tǒng)

2.三維結(jié)構(gòu)裝配順序規(guī)劃示例例7.33D(10,24),7個(gè)SVE單元，3個(gè)五面體。步驟：

13，（7，19，18）（24，12，17），（11，23，16）（22，10，15），（20，8，14，9）

當(dāng)前56頁，總共91頁。Robotplanning7.6太空構(gòu)件裝配順序分層規(guī)劃系統(tǒng)

2.三維結(jié)構(gòu)裝配順序規(guī)劃示例例7.43D（31，102）當(dāng)前57頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃軌跡：機(jī)械手的位移，速度和加速度。軌跡規(guī)劃：由任務(wù)要求，計(jì)算出預(yù)算的運(yùn)動(dòng)軌跡。軌跡規(guī)劃器：簡化了編程手續(xù)。

1.軌跡規(guī)劃應(yīng)考慮的問題◆機(jī)器人規(guī)劃方式的分類

當(dāng)前58頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

1.軌跡規(guī)劃應(yīng)考慮的問題◆機(jī)械手常用的兩種軌跡規(guī)劃方法：方法一，給出插值點(diǎn)上一組顯式約束。方法二，給出運(yùn)動(dòng)路徑的解析式?！糗壽E規(guī)劃可在關(guān)節(jié)空間或直角空間中?！粢?guī)劃器的任務(wù)：解變換方程，運(yùn)動(dòng)學(xué)反解和插值運(yùn)算。

當(dāng)前59頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

2.關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算（1）三次多項(xiàng)式插值四個(gè)約束條件：由上確定了一個(gè)三次多項(xiàng)式：

當(dāng)前60頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

2.關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算（1）三次多項(xiàng)式插值關(guān)節(jié)速度和加速度：關(guān)于四個(gè)系數(shù)的線性方程：

當(dāng)前61頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

2.關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算（1）三次多項(xiàng)式插值解得四個(gè)系數(shù)的表達(dá)式：

當(dāng)前62頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

2.關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算（2）過路徑點(diǎn)的三次多項(xiàng)式插值將速度約束條件(7.2)變?yōu)椋褐匦虑蟮萌?xiàng)式的系數(shù)：當(dāng)前63頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

2.關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算（2）過路徑點(diǎn)的三次多項(xiàng)式插值確定路徑點(diǎn)上關(guān)節(jié)速度的三種方法：◆根據(jù)工具坐標(biāo)在直角坐標(biāo)空間中的瞬時(shí)線速度、和角速度來確定。◆采用適當(dāng)?shù)膯l(fā)式方法，有控制系統(tǒng)自動(dòng)地選擇?！粢ＷC每個(gè)路徑點(diǎn)上的加速度連續(xù)。

當(dāng)前64頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

2.關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算（3）高階多項(xiàng)式插值五次多項(xiàng)式：

6個(gè)約束條件：當(dāng)前65頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

2.關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算（3）高階多項(xiàng)式插值其解為：當(dāng)前66頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

2.關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算（4）用拋物線過渡的線性插值將線性函數(shù)與兩段拋物線函數(shù)平滑地銜接在一起形成一段軌跡。當(dāng)前67頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

2.關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算（4）用拋物線過渡的線性插值：tb處的速度：tb處的關(guān)節(jié)角度：過渡域內(nèi)加速度令t=2th，由式13，14得

t：所要求的運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間當(dāng)前68頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

2.關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算（4）用拋物線過渡的線性插值任意給定，和，選擇相應(yīng)的和，得到路徑曲線。需滿足條件：當(dāng)前69頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

2.關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算（5）過路徑點(diǎn)的用拋物線過渡的線性插值j,k,l：連續(xù)的三個(gè)路徑點(diǎn)。：k點(diǎn)過渡域的持續(xù)時(shí)間。：j,k之間線性域的持續(xù)時(shí)間。：連接j和k的路徑段的全部持續(xù)時(shí)間。：j,k點(diǎn)之間線性域的速度。：j點(diǎn)過渡域的加速度。當(dāng)前70頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

2.關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算（5）過路徑點(diǎn)的用拋物線過渡的線性插值任意給定，和，可得。對(duì)于內(nèi)部路徑點(diǎn)：當(dāng)前71頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

2.關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算（5）過路徑點(diǎn)的用拋物線過渡的線性插值對(duì)于第一個(gè)路徑段：從而求得，進(jìn)而求得和：

當(dāng)前72頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

2.關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算（5）過路徑點(diǎn)的用拋物線過渡的線性插值對(duì)于最后一個(gè)路徑段：根據(jù)上式便可求得：

當(dāng)前73頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

3.笛卡兒路徑軌跡規(guī)劃（1）物體對(duì)象的描述在給出物體的幾何圖形及固接坐標(biāo)后，其相對(duì)于參考系的位姿則可用與它固接的坐標(biāo)系來表示。當(dāng)前74頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

3.笛卡兒路徑軌跡規(guī)劃（2）作業(yè)的描述作業(yè)的運(yùn)動(dòng)可用手部位姿結(jié)點(diǎn)序列來規(guī)定。每個(gè)結(jié)點(diǎn)是由工具坐標(biāo)系相對(duì)于作業(yè)坐標(biāo)系的齊次變換來描述。相應(yīng)的關(guān)節(jié)變量可用運(yùn)動(dòng)學(xué)反解計(jì)算。當(dāng)前75頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

3.笛卡兒路徑軌跡規(guī)劃（3）兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的“直線”運(yùn)動(dòng)如圖7.37所示，從到的運(yùn)動(dòng)可表示為，從到：工具坐標(biāo)系{T}相對(duì)于末端連桿系{6}的變換。：分別為兩個(gè)結(jié)點(diǎn)和相對(duì)于坐標(biāo)系{B}

的齊次坐標(biāo)。當(dāng)前76頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

3.笛卡兒路徑軌跡規(guī)劃（3）兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的“直線”運(yùn)動(dòng)從到的運(yùn)動(dòng)可由“驅(qū)動(dòng)變換”

D(λ)來表示：D(λ)：歸一化時(shí)間λ的函數(shù)。

t：自運(yùn)動(dòng)開始算起的時(shí)間。

T

：走過該軌跡的總時(shí)間。

當(dāng)前77頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

3.笛卡兒路徑軌跡規(guī)劃（3）兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的“直線”運(yùn)動(dòng)在，t=0

，則λ=0，D(0)是4×4的單位矩陣，則式26與式23相同。在，t=T

，則λ=1，有得當(dāng)前78頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

3.笛卡兒路徑軌跡規(guī)劃（3）兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的“直線”運(yùn)動(dòng)

當(dāng)前79頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)器人軌跡規(guī)劃

3.笛卡兒路徑軌跡規(guī)劃（3）兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的“直線”運(yùn)動(dòng)

當(dāng)前80頁，總共91頁。Robotplanning7.7機(jī)