基于ROS的码垛机器人运动仿真及轨迹规划中轨迹规划研究

码垛机器人国内使用ROS的研究者与研究机构还是相对较少，一般主要集中在移动机器人以及机械臂方面。张毅等针对于传统智能轮椅不同功能模块的通用性差，使用激光传感器，并设计基于ROS的导航软件系统以及实现语音自主导航。鲁恩萌通过硬件上搭建空中机器人的无人机平台，如图1-10所示，并且安装任务传感器以及机载处理平台，配合空中机器人搭建了地面站环境，研究了基于python的ROS节点设计，实现智能空中机器人系统的各个功能模块，并对设计的软件进行测试，完成了智能空中机器人系统的设计与实现。黄亚运设计了一款5自由度生物采样移动机器人，如图1-10所示，通过对生物采样的移动机械臂设计与研究，建立了基于ROS和PMAC的控制系统，并且设计了基于ROS的控制系统软件架构，完成功能模块设计，并搭建采样臂控制系统硬件平台和实验研究。但是ROS在工业机器人的应用较少，其重要文献数量也较少，整体技术水平以及研究氛围还是较于国外有一些差距，相信随着ROS的使用普及，国内机器人对于ROS

1.2.3轨迹规划研究
机器人的轨迹规划分为在笛卡尔空间和关节空间的运动轨迹，不仅需要保证机器人快速平稳的运动，满足作业精度要求，而且满足在使用环境中的障碍约束、路径约束以及运动学约束等条件。
(1）确定机器人规划空间。在作业空间的机器人轨迹规划，对机器人末端运动过程进行控制，其运动过程直观，易于分析其运动约束关系以及实现避障运动;由于机器人是通过电机驱动各关节转动实现运动，通过逆运动学计算，轨迹规划需要在关节空间进行。在关节空间轨迹规划，可以避免产生机构冗余度造成的求解困难、无法快速求得有效解问题，以及运动奇异点造成的机构不可控等问题;能够与关节驱动的速度控制算法相结合，实现在关节空间的平滑运动 ,可以有效的避免作业空间的每步运动过程的大量逆解计算，减少过程计算耗时，提高运行效率。
（2）轨迹规划的速度和加速度运动控制函数光滑性问题;为了保证机器人运动的平滑性，其关节轨迹控制指令不仅需要位置、速度函数的连续性，而且需要加速度函数的连续性，否则，对机械系统造成冲击以及产生谐振，不仅影响机器人运行轨迹精确性和末端操作的精度，甚至造成机器人结构部件的损坏。 码垛机器人M.Boryga等针对于串联机器人采用高阶多项式的方法进行轨迹运动的规划，分别多项式多重根的性质，各关节线性加速度分别采用不同高次多项式进行描述，建立仅含有一个多项式系数的表达式，根据运动约束方程求解该系数，并且针对三自由度的末端执行机构在直线路径规划时的速度、加速度等参量分析比较Gasparetto为了确保运动轨迹的平滑性，将加加速度平方的积分作为目标函数，然后使用5次B样条曲线组成整体轨迹，作为一种新型平滑轨迹规划方法进行测试并取得良好效果。刘松国针对于高次多项式曲线起始终止运动参数不能随意配置的问题，在关节空间提出一种7次B样条轨迹规划方法，插值得到的关节变量的时间函数，并且保证了关节角度、加速度、加加速度的连续。陈伟华在作业空间中，研究了三种不同类型的B样条曲线的轨迹规划，分析结果的不同点以及应用范围。