什么是运动学约束?

运动学约束(Kinematic Constraints)是指在机器人或机械系统运动过程中,由机械结构、关节类型或任务需求所限定的运动限制条件。这些约束条件通常表现为位置、速度或加速度的数学关系式,定义了系统在运动学层面上允许或禁止的运动状态。例如,机械臂关节的转动范围限制、移动机器人底盘的非完整约束(如不能横向移动),都属于典型的运动学约束。这类约束既可以是系统固有的物理特性,也可以是人为设计的控制策略。

在具身智能产品开发中,运动学约束的建模直接影响运动规划算法的效率与安全性。以服务机器人为例,通过精确建立其机械臂的运动学约束模型,可以避免碰撞风险并优化抓取路径;对于自动驾驶车辆,非完整约束的数学描述则是轨迹规划的基础。现代运动规划算法(如RRT*、轨迹优化)会将这些约束条件编码到求解过程中,从而实现既符合物理规律又满足任务需求的智能运动控制。