パスプランニングパラメータ説明

モーションプランナー

モーションプランナーとは?

プランナーはパスプランニングのためのツールまたはアルゴリズムであり、指定された空間内での始点から終点までの実行可能なパスを見つけるために使用されます。

プランナーの種類

右側のドロップダウンリストからプランナーを選択します。モーションプランナーには以下の選択肢があります:

ジョイントスペースプランナー

ジョイントスペースプランナーはロボットのジョイントスペース内で直接パスプランニングを行います。主な特徴は以下の通りです:

  • 精密制御:ロボットのジョイントの精密な制御に適しています。

  • 複雑性:高次元のジョイントスペースでは、探索が比較的複雑です。

  • 適用性:ジョイント運動の精密さが必要なアプリケーションに適しています。

直線プランナー

直線プランナーは直線に沿ってパスプランニングを行います。通常、簡単な直線運動に使用されます。主な特徴は以下の通りです:

  • 単純迅速:単純な環境に適しており、計算速度が速いです。

  • パス直線:生成されるパスは直線であり、障害物のない環境に適しています。

  • 制限:複雑な環境でのパスプランニングには適していません。

ベジェ曲線プランナー

ベジェ曲線プランナーはベジェ曲線を使用して滑らかなパスを生成します。主な特徴は以下の通りです:

  • 滑らかなパス:生成されるパスが滑らかであり、パスの滑らかさが要求されるアプリケーションに適しています。

  • 複雑な計算:計算の複雑さが高く、精密な制御と滑らかなパスが必要な環境に適しています。

  • 柔軟性:さまざまな形状の曲線パスを生成できます。

クイックランダムツリー(RRT)プランナー

クイックランダムツリーはランダムサンプリングによってツリー構造を逐次拡張するパスプランナーです。高次元空間でのパス探索問題に特に適しています。主な特徴は以下の通りです:

  • 効率的な探索:広範囲な探索空間を迅速にカバーできます。

  • 単純な実装:アルゴリズムの実装が比較的簡単です。

  • ランダム性:パスが不安定であり、実行するたびに結果が異なる可能性があります。

クイックランダムツリー(RRT)プランナーのパラメータ

最大試行回数

プランナーがパスを探索する際に許可される最大反復回数です。プランナーが無限ループに陥るのを防ぐために、最大試行回数を設定する必要があります。

  • 高い値:複雑な環境に適しており、実行可能なパスを見つける確率が高まりますが、計算時間も増加します。

  • 低い値:単純な環境に適しており、迅速に探索を終了し、計算資源を節約できます。

サンプリング境界補正

サンプリング境界補正は、始点と終点の間の空間立方体の境界を外側に拡張する距離です。この拡張距離の大きさが検索空間の範囲に影響します。

  • 大きい値:補正値が大きいと、空間立方体の境界が外側に多く拡張され、検索空間が大きくなります。

  • 小さい値:補正値が小さいと、空間立方体の境界が外側に少ししか拡張されず、検索空間が小さくなります。

プランニング解像度

パスをプランニングする際の各ステップのステップサイズで、検索の細かさを決定します。

  • 高解像度(小さなステップサイズ):生成されるパスがより細かく、滑らかになりますが、計算量が増加します。

  • 低解像度(大きなステップサイズ):計算速度が速いですが、パスが粗く、滑らかさが不足する可能性があります。

最大プランニング時間

プランナーの最大実行時間で、これを超えるとプランナーはパスの探索を終了します。

  • 長い時間:複雑な環境に適しており、実行可能なパスを見つける確率が高まります。

  • 短い時間:リアルタイムアプリケーションに適しており、プランナーが許容範囲内で結果を返すことを保証します。

正確な解法の必要性

プランナーがすべての制約条件を完全に満たすパスを見つける必要があるかどうかです。

  • 正確な解法:パスが制約に完全に一致しますが、時間がかかる可能性があります。

  • 近似解法:パスが制約から一定範囲内で逸脱することを許可し、計算時間を短縮し、効率を向上させます。

ベジェ曲線プランナーのパラメータ

始点曲率

始点曲率は、ベジェ曲線のパスプランニングにおける起点での曲率値です。始点曲率は、ロボットアームが初期位置から動き始めるときの曲がり具合を決定します。パラメータ値が大きいほど、曲がり具合が大きくなります。

目標点曲率

目標点曲率は、ベジェ曲線のパスプランニングにおける終点での曲率値です。目標点曲率は、ロボットが目標位置に近づくときの曲がり具合を決定します。パラメータ値が大きいほど、曲がり具合が大きくなります。

ポーズタイプの選択

プランナーが出力するパス点のポーズタイプで、ポーズまたはジョイント角度を選択できます。

復帰パスプランニング

タイプ

説明

復帰パスプランニングなし

始点プランニング点からキャッチ点までのパスのみをプランニングします。

キャッチパスの衝突検出

始点プランニング点からキャッチ点までのパスをプランニングし、キャッチ対象をツールに追加して、キャッチパスに沿って戻り、パス上のキャッチ対象の衝突を検出します。

復帰パスプランニング

始点プランニング点からキャッチ点までのパスをプランニングし、キャッチ対象をツールに追加して、キャッチ点から始点プランニング点までのパスをさらにプランニングします。

パス点の数

パス点は軌跡の基本構成要素であり、各パス点には位置、方向などの情報が含まれます。パス点の数は軌跡の細かさと正確性に影響します。パス点の数が多いほど、軌跡がより細かくなりますが、プランニング時間も増加します。始点プランニング点とキャッチ点の間の距離が長い場合は、パス点の数を増やすことをお勧めします。逆に、距離が短い場合は、パス点の数を減らすことができます。

  • 復帰パスプランニングが必要な場合、最終的なパス点の数は元のパス点の数の2倍になります。

  • このパラメータ値には始点プランニング点とキャッチ点が含まれます。

ジョイント角度差異閾値

ジョイント角度差異は、前のパス点と後のパス点のロボットの各ジョイント角度の差の絶対値の合計です。

このパラメータはジョイント角度の差異を制限し、パスプランニング中にロボットのポーズが大きく変化しないようにして、パスをより滑らかにします。

プレキャッチ点のオフセット距離

下図に示すように:①がキャッチ点、②がプレキャッチ点、③がオフセット距離です。

pick path plan prepick distance

キャッチ点オフセットベクトル

X/Y/Z成分の設定説明:

パラメータ値

説明

0

この方向にオフセットしない。

1

正方向にオフセットする。

-1

負方向にオフセットする。

上図のプレキャッチ点(②)は、X、Yが0、Zが-1に設定されています。

プレキャッチ点の検出数

キャッチ点とプレキャッチ点の間のパス点の数です。

始点プランニング点

ドロップダウンリストから始点プランニング点を選択します。