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轨迹规划:基于5次多项式的分段插值拟合方法

时间:2026-01-23 理论教育 小可爱 版权反馈
【摘要】:构造关键路径点间的分段插值拟合函数如下:图7.47结合5次多项式的分段轨迹拟合在Simulink模块中选择MATLAB自定义函数模块,使用Divlinefit函数进行轨迹拟合,搭建在已知仿真时间时采用5次多项式拟合求取轨迹关节坐标q、关节角速度qd和关节角加速度qdd的Simulink模型,如图7.48所示。图7.48分段轨迹拟合函数的Simulink模型

由于机器人在实际运动过程中各关节都会存在加速、匀速和减速三个过程区间,如图7.47所示,只采用5次多项式方程进行轨迹插值和拟合会产生较大的误差。为了精确描述机器人各关节子过程的运动,最好为每个子区间分别求取各自的5次拟合多项式,并注意不同区间的衔接点处,使机器人的关节运动位置、角速度和角加速度保持连续。

在Simulink中可以构建相应的自定义函数模块来进行轨迹规划。新建轨迹拟合函数Divlinefit来求解各子过程的拟合函数进行上述三个子过程的轨迹拟合,设tf,te分别为轨迹起点和轨迹终点对应的时间,delta为加速时间间隔的一半,etatf,etadottf,eta2dottf分别为起点位置的关节坐标、关节角速度和关节角加速度,etate,etadotte,eta2dotte为终点位置的关节坐标、关节角速度和关节角加速度。构造关键路径点间的分段插值拟合函数如下:

图示

图7.47 结合5次多项式的分段轨迹拟合

图示(https://www.xing528.com)

图示

在Simulink模块中选择MATLAB自定义函数模块,使用Divlinefit函数进行轨迹拟合,搭建在已知仿真时间时采用5次多项式拟合求取轨迹关节坐标q、关节角速度qd和关节角加速度qdd的Simulink模型,如图7.48所示。

图示

图7.48 分段轨迹拟合函数的Simulink模型

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