摘要
针对仿人机器人乒乓球对弈作业设计轨迹规划算法，必须根据机器人作业任务的特性，在诸多方法中选择最适合作业需求，并且性能最优的规划方法。有时候也要根据轨迹规划的要求，对现有方法进行设计和改造，或对两种甚至多种轨迹规划方法进行组合使用，来达到最佳效果。这篇论文的课题研究以“十一五”863国家先进制造技术领域重点项目——仿人机器人移动作业协调关键技术和系统集成项目为背景，给出了一套手臂轨迹规划的优化方法，最终使得仿人机器人乒乓球对弈系统实现多回合对打。 该文在了解国内外乒乓球机器人理论和应用发展的基础上，较为深入的分析和对比了机器人轨迹规划的各种方法，结合仿人机器人乒乓球对弈系统的特点，比较详尽的归纳了其轨迹规划的特性和系统的特殊要求，对仿人机器人乒乓球对弈作业中手臂轨迹优化问题进行研究，并对轨迹规划方法的设计思路和实现方法进行了较为详细的描述，并验证了方法的有效性。论文的主要创新有： 在传统的7段S曲线加速法的基础上，提出了基于极限的轨迹规划算法思想。该方法能够发挥手臂的最大运动性能，得到符合实时性要求的控制序列，同时能保证关节角度、关节角速度和关节角加速度连续且无跳变。此外，它不但能很好的应用于乒乓球对弈这项特定的作业任务，也可广泛适用于对于关节限位要求严格、裕度较小的情况。 针对仿人机器人乒乓球对弈作业问题的具体要求，在轨迹规划模块中加入定点回球的功能，并介绍了完整的推导过程；创新性的提出将“击球点”扩展为“击球区”的思想，提高了系统的鲁棒性；提出了实时路径修正的概念，在文中给出完整流程和实现实例；给出对于回溯和过冲等乒乓球对弈中手臂特有情况的对策处理。在文中给出了实验的效果展示和性能对比，验证了方案的可行性和有效性。
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