机器人运动学-参考文件.pdf

自动化学院 自动化学院 第三章 第三章 机器人运动学 机器人运动学 第三章 机器人运动学 第三章 机器人运动学 3.1 引言 3.2 位姿表示和齐次变换 3.3 机器人的正逆运动学方程 3.4 机器人的微分运动和雅可比矩阵 3.1 引言 3.1 引言 问题一：已知杆件几何参数和关节 问题一：已知杆件几何参数和关节 角矢量求机器人末端相对于参考坐 角矢量求机器人末端相对于参考坐 标系的位置和姿态？ 标系的位置和姿态？ 问题二：给定机器人末端相对于参 问题二：给定机器人末端相对于参 考坐标系的期望位置和姿态，机器 考坐标系的期望位置和姿态，机器 人能否、如何使其末端达到这个位 人能否、如何使其末端达到这个位 姿？ 姿？ －－实际应用问题 －－实际应用问题 3.1 引言 3.1 引言 机器人运动学（Kinematics）主要是对机器人相对于参考坐标系的运动 机器人运动学（Kinematics）主要是对机器人相对于参考坐标系的运动 进行分析研究，而不考虑引起这些运动力和力矩 进行分析研究，而不考虑引起这些运动力和力矩 正运动学(direct kinematics),逆运动学(inverse kinematics) 正运动学(direct kinematics),逆运动学(inverse kinematics) 机械手型机器人，特别是最有代表性的关节坐标型机器人是由一系列关 机械手型机器人，特别是最有代表性的关节坐标型机器人是由一系列关 节连接而成的空间连杆开环链式机构 节连接而成的空间连杆开环链式机构 3.1 引言 3.1 引言 两自由度机器人运动学问题 两自由度机器人运动学问题 关节变量 －→手爪位置 （正） 关节变量 －→手爪位置 （正） x θ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ x L cosθ =+L cos(θ +θ ) 矢量表示 r ,θ 1 1 1 2 1 2 矢量表示 ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ y θ ⎣ ⎦ 2 ⎣ ⎦ y L sin =+L sin( + ) θ θ θ 1 1 2 1 2 r