運動軌跡及速度規劃主要分成兩大類:點到點運動軌跡設計及連續運動軌跡設計,點到點運動軌跡設計主要針對已知位置及時間相關參數,進行中間速度值的規劃。連續運動軌跡設計則能與路徑產生及速度規劃一同處理,但對於沿路徑之整體規畫較困難。
點到點運動軌跡設計:
(1)等速度曲線:為最簡單的速度規畫,輸入條件為位移X及時間T,透過間隔位置相減疊代,計算出每一個點的速度值。
(2)梯形速度曲線(T-Curve):此為三線段,分為加速段,定速段,及減速段。輸入條件除位移X及運動時間T外還需加速時間Ta,以計算出加速度,加減速對稱並由兩個多項式表示。此速度規畫較等速度曲線省時,加速至定速之接點在位置及速度上有連續性,但加速度尚無,高速時維持高加速度,低速時維持低加速度,可能造成抖動現象。
(i)最短運動時間梯形曲線:以最大加速度加速至最大速度。
(ii)固定抵達時間梯形曲線:運動時間平均為加速,定速及減速三等段。
(3)S形速度曲線(S-Curve):曲線較為圓滑,以三次式表示。高速時擁有低加速度,低速時擁有高加速度,接點在加速度亦有連續性,避免抖動問題。移動快速,終止前定位較容易。
PVT運動指定格式:為時間與位置關係之高次多項式,程式在接收速度規畫曲線後,將轉為PVT運動指定格式,並由運動指定格式進行細部插值進行運動輸出。
連續運動軌跡設計:運動路徑產生以及路徑運動規劃
(1)路徑產生及速度規劃一併處理:較簡單,但對於沿路徑之整體規畫較困難。利用路徑λ及時間t之等比關係,以參數法進行求解。
I以三段PVT運動曲線求出相對位移、絕對速度及相對時間等。
II考慮控制點的局部性及規劃與控制點之起終點需一致,採用對應的插值法:均勻型雲型曲線、非均勻型雲型曲線、三次雲型曲線。
(2)路徑產生及速度規劃分開處理:
I利用參數式描述曲線路徑(運動路徑產生器)
II根據運動路徑總長度設計點到點速度曲線(速度曲線規畫)
III使用路徑插值器輸出函數(路徑插值器)