工业机器人NURBS自由曲线的轨迹规划

来源：信息与控制杂志2017年第2期北京时间：

作者：李宏胜, 汪允鹤, 张伟, 施昕昕

摘要：针对工业机器人笛卡尔空间的非均匀有理B样条（NURBS，nonuniform rational B-spline）曲线轨迹规划控制，采用正弦波加速度曲线速度控制、复合辛普森求积公式来计算NURBS自由曲线轨迹长度，并以最大轮廓误差、最大加速度为约束条件，对工业机器人末端执行NURBS自由曲线的进给速度进行控制.在此基础上，采用阿当姆斯微分方程进行NURBS插补计算，同时对插补过程中曲线位置与姿态的加速度、加加速度进行控制，并采用描述超球面旋转的四元数对机器人运动姿态进行球面线性插补.为机器人的轨迹规划提供了一种高效的解决方案，并在六关节搬运机器人控制系统平台上进行仿真实验与验证通过对自由曲线轨迹的插补步长、实时弓高误差，以及相对偏差的检测与对比，验证了该算法的可行性与有效性.

关键词：工业机器人, 非均匀有理B样条 (NURBS), 轨迹规划, 正弦波加速度曲线, 四元数