任务优先级

机器人同时做多件事时按重要性排序，低优先级任务不能干扰高优先级任务。

冗余机器人（关节数多于任务需要的自由度，如 7 轴臂、人形机器人）常要同时满足多个目标：手到达目标、保持平衡、避开关节限位、姿态自然。任务优先级方法把这些任务排成层级：1987 年 Nakamura 等提出基于雅可比伪逆的任务优先级冗余控制，1991 年 Siciliano 与 Slotine 推广到任意多个任务。核心公式是 q̇ = J₁⁺ẋ₁ + (I − J₁⁺J₁)q̇₀：J₁ 是主任务的雅可比矩阵（把关节速度映射成任务速度），J₁⁺ 是它的伪逆，(I − J₁⁺J₁) 把次要任务想要的关节速度 q̇₀ 投影到主任务的零空间，保证它不改变主任务的结果。它和「加权求和」不同：加权法让各任务互相妥协，优先级法保证高层严格优先。现代全身控制多用分层二次规划实现，还能处理不等式约束。

例子人形机器人伸手取杯子：第一优先级让质心留在支撑区内不摔倒，第二优先级让手到达杯子，第三优先级让关节靠近舒适姿态；手的目标和平衡冲突时，控制器牺牲一部分手的精度，而不动平衡。

也叫

多任务优先级控制、Prioritized task control、Task-priority control、任务优先级冗余控制

相关

零空间、零空间控制、运动学冗余、雅可比伪逆、分层二次规划、全身控制

来源

Nakamura, Hanafusa, Yoshikawa: Task-Priority Based Redundancy Control of Robot Manipulators (IJRR 1987)
Siciliano, Slotine: A general framework for managing multiple tasks in highly redundant robotic systems (ICAR 1991)