机器人学导论
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機器人學導論第一章
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機器人位姿 = 位置 + 姿態(朝向)
操縱臂正運動學:
運動學研究物體的運動而不考慮引起這種運動的力。
幾乎所有操縱臂都是由剛性連桿組成的,連桿通過關節連接(joint)。關節處通常有位置傳感器來測量相鄰桿件的相對位置。如果是轉動關節,則這個位移稱為關節角;對于平滑移動的關節,則稱為關節偏距。
操作臂的自由度數目是指具有獨立位置變量的數目,這些變量確定了所有部件的位置。
關節數目等于自由度數目。
末端執行器安裝在操作臂的自由端。通常用附著于末端執行器上的工具坐標系描述操作臂的位置,與工具坐標系對應的是固定操作臂基座的基坐標系。
正運動學的問題是,給定一組關節角從而計算出工具坐標系相對于基坐標系的位置和姿態。這個過程稱為從關節空間描述到笛卡爾空間的描述。
*相交于原點的三條不共面的數軸構成空間的放射坐標系。三條數軸上度量單位相等的放射坐標系被稱為空間笛卡爾坐標系。*操作臂逆運動學:
逆運動學的問題是:給定末端執行器的位置和姿態,計算所有可達到該位置和姿態的關節角。
雅可比矩陣定義了從關節空間速度向笛卡爾空間速度的映射。在奇異點雅可比矩陣是不可逆的。
(奇異點舉例:二戰飛機的機槍)
動力學(研究產生運動所需要的力)
軌跡生成:一條軌跡的描述不僅需要確定期望目標、而且還需要確定一些中間點或路徑點,操作臂必須通過這條路徑到達目標。有時用術語樣條函數來表示通過一系列路徑點的連續函數。
設計位置控制系統首先需要考慮的是,自動補償系統參數引起的誤差,以及抑制引起系統偏離期望軌跡的擾動。
矢量只有在同一個坐標系下才可以相加。具體要求見機器人學導論Page 15。
總結
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