工業機器人軌跡規劃是指在給定的路徑點上，生成時間序列的運動指令過程。它直接影響到機器人的運動平穩性、定位精度和作業效率。軌跡規劃包括路徑規劃和速度規劃兩個層面。路徑規劃關注機器人末端在空間中的幾何路徑，而速度規劃則決定機器人沿該路徑運動的時間特性。
在路徑規劃中，我們通常使用直線插補和圓弧插補來生成連續路徑。對于更復雜的運動，則需要采用樣條曲線插補方法，如B樣條或NURBS曲線。這些方法能夠保證路徑的高階連續性，避免運動過程中的沖擊和振動。在關節空間軌跡規劃中，我們直接對各個關節的運動進行規劃，這種方法計算簡單且不會出現奇異位形；但在直角空間軌跡規劃中，我們在末端執行器的操作空間中進行規劃，能夠更精確地控制末端軌跡。速度規劃是軌跡規劃中的關鍵環節。常見的速度曲線包括梯形速度曲線和S形速度曲線。梯形速度曲線算法簡單，但在加速度突變處會產生沖擊；而S形速度曲線通過平滑的加速度變化，能夠顯著減小沖擊，提高運動平穩性。現代工業機器人通常采用七段S形速度曲線，通過加加速度的限制來實現更平滑的運動。在實際應用中，軌跡規劃還需要考慮動力學約束，如關節力矩限制，以及任務要求，如通過特定路徑點時的精度要求。此外，對于多機器人協同作業系統，還需要進行協同軌跡規劃，避免機器人間的干涉碰撞。先進的軌跡規劃算法能夠根據實時工況動態調整運動軌跡，實現自適應運動控制。
