基于 B 样条-四元数混合的 3T1R 平行运动学磨粒机器人的光滑轨迹生成与工具路径插值

本文提出一种用于四自由度平行运动磨粒机器人的光滑轨迹生成方法。该方法将 B 样条和四元数插值技术集成，用于管理解耦的位置和姿态数据点。通过拟合光滑分段 Bezier 曲线实现姿态与弧长参数化位置数据的同步，该过程求解于顺序二次规划中，用于描述路径长度与工具姿态之间的非线性关系。凭借 Bezier 曲线的凸包特性，该方法确保了多代理轨迹生成的空间与时间分离约束。采用单位四元数进行姿态插值，提供了稳健且高效的表示，避免桢姿锁死并实现平滑、连续的旋转。采用修正多项式进行位置插值。轨迹在两个阶段使用最小 jerk、时最优分段 Bezier 曲线进行优化：先进行任务空间，然后进行关节空间，实现于低成本微控制器上。实验结果表明，所提方法在准确性、速度波动和计算效率方面优于常规插值方法。