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“智湖知识库”-机器人运动学

作者:八月      发布时间:2021-04-26      浏览量:1
1.研究物体运动的运动学概述,不讨论引起

1.研究物体运动的

运动学概述,不讨论引起运动的力。在运动学方面,主要研究了位置变量对时间或其它变量的位置、速度、加速度和高阶微分。

机器人运动学中,主要包括正运动学和逆运动学。

正向运动学是指由机器人关节空间描述得到的机器人末端执行器在笛卡尔空间中的位置和姿态的计算。这个问题通常是一个几何问题。在给定一组关节角的情况下,计算了端面坐标系相对于基准坐标系的位置和姿态。

逆运动学是指从笛卡尔空间描述的机器人末端执行器的位置和姿态出发,实现机器人关节空间中关节角组合的逆计算,这是实现机器人控制的一个基本问题。通常,由于正向运动方程是非线性的,因此很难得到逆运动学问题的封闭解甚至无解。正向运动学的图像空间构成逆运动学的解空间,称为机器人的工作空间。

姿态是位置和姿态的缩写。

2.机器人前向运动学

前向运动学是一种由机器人关节空间中的一组原始图像在机器人末端的笛卡尔空间中的单次映射。机器人的正向运动学有以下步骤:

在机器人固定端建立一个固定的基准坐标系,坐标系为笛卡尔坐标系,机器人的末端位置由x,y,z.

三个坐标值表示,

建立与机器人各关节关节固定的坐标系,并在关节移动时在基坐标系中运动,确定机器人的D≤H(Denavit-Hartenberg)参数,即连杆角、连杆长度,连杆的挠度距离和接头的接合角。前三个参数是由机器人的具体结构决定的连杆参数。最后是机器人的关节控制参数,利用D≤H参数计算了机器人两端关节对应坐标系之间的齐次矩阵。齐次矩阵为4≤4矩阵,由3≤3旋转矩阵、3≤1平移矩阵和1右下角组成。

依次乘所有齐次矩阵,得到机器人端坐标系与基坐标系之间的齐次矩阵变换关系,从而计算出基坐标系中末端坐标系中任意点的坐标值和任意端坐标系中基坐标系中矢量的坐标值。

3.机器人逆运动学

机器人逆运动学是指机器人的逆运动学。在笛卡尔空间中描述的机器人末端执行器的位置和姿态,计算了机器人关节空间中应实现的关节角组合。机器人的逆运动学有多个解,即对应于一个特定的末端姿态,机器人关节的角度可以通过多种组合来实现,通常使机器人选择最短行程解,即解使每个关节的运动最小。通常很难得到

逆运动学。运动学逆解可分为封闭解和数值解,封闭解是指在不迭代的情况下以解析形式或不高于四次多项式的解。逆运动学中

的主要研究成果是,包括旋转关节和运动关节在内的所有六自由度串联机构都可以求解。关节机器人具有封闭解的充分条件是相邻的第三主关节的轴在一点处相交。因此,今天设计的六自由度机器人都有三个相交轴.

4。精度

精度可分为定位精度(精度)和重复性精度(精度)。在给定机器人关节角度的情况下,要求机器人达到一个特定的笛卡尔空间位置,通过“教学-再现”过程获得重复精度。给出了机器人定位精度的笛卡尔空间位置,要求机器人通过逆运动学计算关节角,从而达到该位置。通常情况下,机器人的重复精度很高,但定位精度较差。

5.参考

[1]

的John J.CRAIG.of

。机器人学导论:第3版[M]。机械工业出版社,2006年。