動(dòng)作生成是將離散的任務(wù)指令轉(zhuǎn)化為符合物理定律的連續(xù)時(shí)變軌跡的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
其核心挑戰(zhàn)在于如何在毫秒J時(shí)間內(nèi)，在滿足機(jī)械臂幾何約束、運(yùn)動(dòng)學(xué)奇異性規(guī)避及
動(dòng)力學(xué)可行性的多重邊界下，求解出Z優(yōu)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)序列。如圖 2.13 所示的動(dòng)作生
成流水線，展示了從稀疏路徑點(diǎn)到致密控制指令的演變過程：先，軌跡規(guī)劃器在多
維構(gòu)型空間中利用插值算法生成平滑曲線；其次，運(yùn)動(dòng)學(xué)解算模塊將笛卡爾空間的末
端位姿實(shí)時(shí)映射為關(guān)節(jié)角度；Z終，通過動(dòng)力學(xué)校驗(yàn)確保生成的運(yùn)動(dòng)不超出電機(jī)的扭
矩極限。
該環(huán)節(jié)涉及以下三項(xiàng)核心技術(shù)：
時(shí)序軌跡規(guī)劃 - 解決“如何平滑移動(dòng)”的問題。系統(tǒng)利用五次多項(xiàng)式或 B 樣條曲線對(duì)
離散的路徑點(diǎn)進(jìn)行時(shí)域插值，確保生成的位置、速度及加速度曲線具備二階連續(xù)性，
從而避免電機(jī)在啟停瞬間產(chǎn)生破壞性的機(jī)械沖擊與抖動(dòng)。
逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解算 - 解決“各關(guān)節(jié)如何配合”的問題。這是將末端作業(yè)任務(wù)映射回關(guān)節(jié)空
間的數(shù)學(xué)核心，對(duì)于具有冗余自由度的機(jī)器人，算法需利用雅可比矩陣的零空間投影技術(shù)，在完成抓取任務(wù)的同時(shí)優(yōu)化機(jī)械臂構(gòu)型，以避開奇異位形。
動(dòng)力學(xué)一致性 - 解決“動(dòng)作是否可行”的問題。生成的理想軌跡需要經(jīng)過動(dòng)力學(xué)模型
的后驗(yàn)校驗(yàn)，確保各關(guān)節(jié)角速度、角加速度及所需力矩均位于硬件的物理可行域內(nèi)，
防止因指令越界導(dǎo)致的執(zhí)行器飽和或軌跡跟蹤失敗。
關(guān)節(jié)空間表征描述機(jī)器人本體所有活動(dòng)關(guān)節(jié)的角度、角速度及力矩構(gòu)成的向量空間;肌群協(xié)同表征將高維的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)分解為少數(shù)幾種基礎(chǔ)模式的線性組合
力/力矩傳感器對(duì)整體載荷變化敏感，常用于力控、阻抗控制與安全監(jiān)測(cè)；觸覺陣列提供壓力或剪切力的空間分布，可推斷接觸斑塊形狀、接觸位置與支撐關(guān)系
在動(dòng)態(tài)環(huán)境下，可以采用基于傳感信息融合的在線 滾動(dòng)路徑規(guī)劃的方法。該方法是一種實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃方法,使用滾動(dòng)規(guī)劃的策略來解決動(dòng)態(tài)環(huán)境下仿人機(jī)器人路徑規(guī)劃問題
局部路徑規(guī)劃指的是機(jī)器人在全局信息位置的情況下，依靠傳感器信息進(jìn)行的局部路徑規(guī)劃;機(jī)器人的全局路徑規(guī)劃方法可以分為可視圖法,結(jié)構(gòu)空間法,柵格法,拓?fù)浞?隨機(jī)路徑規(guī)劃法等
仿人機(jī)器人在3D空間的上下樓梯、跨越臺(tái)階和使用手臂一起進(jìn)行全身運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的跑步、翻滾、爬行、守門、起立、跳舞以 及跟目標(biāo)物體接觸的踢球、開門、搬運(yùn)東西等一系列運(yùn)動(dòng)
基于拓?fù)涞貓D的同時(shí)定位與地圖生成方法創(chuàng)建的GVG 拓?fù)涞貓D。圖中線的交點(diǎn)為拓?fù)涔?jié)點(diǎn)，代表特定地點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)之間的連線代表連通的路徑;GVG 對(duì)于環(huán)境的局部改變比較敏感，增加一個(gè)障礙物可能導(dǎo)致若干節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)生
SIFT特征具有更強(qiáng)的魯棒性，在數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)過程中不受環(huán)境光照變化、環(huán)境局部改變、特征部分遮擋以及機(jī)器人觀察視角的影響;從地圖創(chuàng)建還是從實(shí)際應(yīng)用的角度來說，vSLAM在數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)上的可操作性要優(yōu)于FastSLAM
FastSLAM 將 SLAM分解為機(jī)器人定位和特征標(biāo)志的位置估計(jì)兩個(gè)過程;通過采用粒子濾波器估計(jì)機(jī)器人的位姿，可以很好地表示機(jī)器人的非線性、非高斯運(yùn)動(dòng)模型
既具有拓?fù)涞貓D的高效性，又具有度量地圖的一致性和精確性;一般采用分層結(jié)構(gòu)：首先利用上層的拓?fù)涞貓D實(shí)現(xiàn)粗略的全局路徑規(guī)劃，然后利用底層的度量地圖實(shí)現(xiàn)精確的定位并優(yōu)化生成的路徑
拓?fù)鋱D不必精確表示不同節(jié)點(diǎn)間的地理位置關(guān)系,當(dāng)機(jī)器人離開一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，機(jī)器人只需知道它正在哪一條邊上行走也就夠了,通常應(yīng)用里程計(jì)就可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定位
對(duì)移動(dòng)機(jī)器人來說，可以度量機(jī)器人到墻或門的距離等。因此，度量地圖應(yīng)用于需要準(zhǔn)確度量信息的場(chǎng)合，如準(zhǔn)確的自定位和優(yōu)化 的路徑規(guī)劃,分成兩種：柵格地圖和幾何地圖
一個(gè)模型可以是對(duì)現(xiàn)實(shí)當(dāng)中某個(gè)系統(tǒng)的想象表示，所以建模的過程始終都與形式有關(guān)系;對(duì)模型與模型之間的關(guān)系和相互影響進(jìn)行全面的統(tǒng)籌和分析，選擇出那些最 為適合的要素
