Траектория — это путь, по которому робот движется в пространстве и времени. Это больше, чем просто путь. Путь — это всего лишь геометрия. Траектория включает в себя скорость, ускорение и время. Она определяет, где находится робот в каждый момент времени, а не только тот маршрут, по которому он движется.

Генерация траектории — ключевая проблема в робототехнике. Контроллеру необходима плавная заданная траектория для следования. Скачкообразное изменение положения потребовало бы бесконечного ускорения. Реальные двигатели этого не могут. Поэтому генератор траектории создает плавную кривую, часто полином или сплайн, которая учитывает ограничения скорости и ускорения. Робот следует по этой траектории с максимально возможной точностью.

Характеристики траектории

• Профили положения, скорости и ускорения.
• Рывок: скорость изменения ускорения, минимизированная для обеспечения плавности.
• Оптимальный по времени результат: максимально быстрый в пределах допустимых значений.
• Гладкая поверхность: минимизирует износ.
• Без столкновений: избегает препятствий на пути.

Хорошая траектория плавная и эффективная. Плохая — прерывистая и медленная. Прерывистость, производная ускорения, особенно важна. Высокая прерывистость вызывает вибрацию, износ и шум. Генераторы траекторий минимизируют прерывистость, используя S-образные профили вместо трапецеидальных. S-образная кривая плавно увеличивает ускорение, обеспечивая более плавное движение. Траектории вычисляются в пространстве сочленений или в декартовом пространстве. Траектории в пространстве сочленений проще вычислять и позволяют избежать сингулярностей. Траектории в декартовом пространстве более интуитивно понятны, но могут потребовать сложной обратной кинематики. Выбор зависит от задачи. Сварочный робот следует по декартовой траектории вдоль шва. Робот-манипулятор может использовать траекторию в пространстве сочленений для повышения скорости. Траектория — это план движения робота.