工业机器人机器人运动学.pptx

…图3-1机座,固定不动,称为0号杆件;与机座相联的第一个杆件;与第一个杆件相联的后一个杆件;…与一般机构不同,在谈起机器人时,常说机器人是多少个自由度的,而不说是几杆机构!开式链机器人用此标法,并联机器人有专用方法。2、关节(Joint):连接相邻两个杆件的运动副,称为****惯上,连接与;连接与;…关节分类:考虑到运动精度以及技术实现等原因,操作机器人一般只用两种形式的关节!回转关节(Revolute):棱柱关节(Prismatic):只能单自由度回转而不能移动的低副;只能单自由度移动而不能回转的低副;3、标架(Frame):在机器人学中,常将杆件坐标系称为~。4、自由度(DOF—Degree-Of-Freedom):机器人末端执行器所具有的独立运动能力,称为机器人的~5、活动度(Mobility):机器人所具有的关节数,称为机器人的~自由度与活动度间的关系?(人自腰部以上到手腕为多少?)二、基本参数1、杆件参数(i=1,2,…,n-1)(图3-2)杆长:,杆件i上两条轴线间公法线长度,称为~扭角:,杆件i上两条轴线在垂直于公法线平面内的夹角,称为~()图3-2用这两个参数就可以确定相邻两条轴线的相互位置!;杆件结构确定了,这2个参数为常量;i=0及i=n时的参数呢?(仅1根轴线)待标架建立后才能确定!若杆件的两根轴线平行,杆件参数是多少?(扭角:纵向左右扭!)杆件参数可能是负值吗?2、关节参数(i=1,2,…,n-1)(图3-3)图3-3关节角:关节上相邻两条公法线在垂直于轴线平面内的夹角,称为~偏距:关节上相邻两条公法线沿轴线测得的距离,称为~(轴上两条公法线间的最短距离)如同杆件参数一样,关节参数也为非负值!对回转关节:是常量,是变量;对棱柱关节:是变量,是常量;i=0及i=n时的参数呢?待标架建立后才能确定!关节参数物理含义?决定了相邻两个杆件间相互位置;若相邻3根轴线平行,可直接可以看出关节角即是i+1杆相对于i杆转过的角度;(图3-4)图3-4在机器人中常用回转关节,若意味着相邻两个杆件不上下交错,将可能导致关节角小于360°。人臂结构如何?三、Denavit-Hartenberg标架(简称D-H标架)1、杆件上标架的建立杆件标架建立方法不一样,位姿描述含义与结果也不一样!为统一起见,均采用本讲义D-H方法(其它方法?)(i=1,2,…,n-1)(图3-5)(1):与轴线重合,正方向按照机器人构型确定;:与杆件公法线重合,由指向;当时,取(3):按照右手法则确定;(4):与交点。图3-5构型:左构(左臂)、右构(右臂)。使机器人初始转动角度为正值!特殊情况:当,即与相交时,取在交点处;当时,取在使处;杆件标架的建立需要两根特殊的线:关节轴线、公法线!杆件的标架位于杆件前一个关节轴线上!基座、末杆只有1根轴线,其标架需按照特殊的方法建立!,用来描述机器人各个杆件及末端执行器的位姿;的建立可随意,但为了方便起见,一般规定:当第一个关节变量为零值时,与重合。因此,有:当第一个关节为回转关节时,还有:当第一个关节为棱柱关节时,还有:,另一端是机械接口,用以连接末端工具,因此只有1根轴线。其标架建立原则与机座标架相类似:为了便于计算!(1):与轴线重合;(2):当其关节变量为0时,与重合。机座标架看杆1,末杆标架看的是n-1杆!二者不同之处:与原点不重合!具体地:当为回转关节且时,取与重合;因此当为棱柱关节且时,取与重合;,其标架不同,详见教科书。末端执行器标架与末杆标架是平移关系!同一台机器人可以使用不同的末端执行器,为此,在样本中一般只给出杆件标架参数。末端执行器标架视情况而定。2、D-H参数采用D-H标架,用来描述机器人各杆件标架间相对位姿关系的参数,称为~为何要采用D-H参数?如果要确定坐标系间相对位姿关系,需要几个参数?共有4个D-H参数(图3-6)!!!图3-6从到,沿的距离;从到,绕的角度;从到,沿的距离;从到,绕的角度;D-H参数仍然借用杆件参数、关节参数的符号,但有正负号了!!!仅用4个参数!!!3、杆件变换矩阵对一台机器人讲,可有如下坐标系:机座标架(参考坐标系);杆件1标架;…