机器人第四章.ppt

第四章机器人机构运动学 概述 杆件、关节及连杆坐标系 杆件变换矩阵 A 建立机器人运动方程及实例 机器人运动学方程的解及实例 机器人运动学反解的讨论 关节空间和操作空间 概述 1、机器人运动学的主要任务 2、机器人运动学的研究对象 3、机器人运动学的两大问题 4、齐次变换矩阵 1、机器人运动学的主要任务机器人运动学的主要任务是为机器人运动的控制提供分析的手段和方法,建立运动学的数学模型。机器人运动学主要研究机器人的末端执行器相对于固定参考坐标系的位置、方向作为时间的函数与机器人各关节位移之间的关系。末端执行器是用 3维笛卡尔坐标系描述; 关节位移是用与机器人自由度数相同的 n 维广义坐标描述的。 2、机器人运动学的两大问题 1)机器人运动学正问题已知: 机器人杆件几何参数和关节变量求: 机器人末端执行器相对于固定坐标系的位置和姿态。 2)机器人运动学逆问题已知: 杆件的几何参数,给定机器人末端执行器相对于参考坐标系的期望位置和姿态。求: 机器人有几种形态可满足条件,且各关节变量是多少。 3、齐次变换矩阵齐次变换矩阵用来描述相邻两杆件之间的空间关系,进而描述各个运动杆件上笛卡尔坐标系的变换关系。齐次变换矩阵用各个关节变量的函数来构造的。 杆件、关节及连杆坐标系 1、建立杆件、关节、坐标系及变换的序号 2、杆件参数 3、关节参数 1、建立杆件、关节、坐标系及变换的序号机座: 参考坐标系{0}杆件、关节和连件坐标系: 序号从机座开始递增杆件 L 1 :两端是关节 J 1、J 2, Li两端是关节 J i 、J i+1 关节 J 1 :联接 L 0、L 1,J i联接 L i-1,L i上关节法: 每个杆件末端固定一个坐标系; 下关节法: 每个杆件下端固定一个坐标系; 上关节法坐标系的建立下关节法坐标系的建立