机器人技术基础：运动学.pdf

1、机器人运动学 串联机器人是由若干关节连接在一起的杆件组成的具有多个 自由度的开链型空间连杆机构。开链的一端固定在机座上， 另一端是机器人的手部，中间由一些杆件（刚体）用活动关 节串接而成，常用的活动关节多为移动关节或转动关节。机 器人运动学就是要建立各运动杆件关节的运动与机器人手部 空间的位置、姿态之间的关系，从而为机器人的运动控制 供分析的手段和方法。 主要内容： 机器人位姿、齐次坐标、齐 次变换，机器人的位姿分析， 机器人正向与逆向运动学的 基本知识 机器人位姿述 机器人的位姿主要是指机器人手部在空间的位置和姿态，有 时也会用到其他各个活动杆件在空间的位置和姿态。机器人 位姿是建立在机器人坐标系之上的述形式，有了位姿，机 器人手部和各个活动杆件相对于其他坐标系的位置和姿态就 可以用一个3×1的位置矩阵和一个3×3的姿态矩阵来述。 需要先了解与机器人运动相关的一些基础知识。 机器人的机构运动简图、机器人的自由度、机器人的坐标系、 机器人的工作空间、机器人的位姿 主要内容： 1、齐次坐标 2、齐次变换与运算 3、串联机器人坐标系 4、串联机器人运动学 1.1、齐次坐标 在选定的直角坐标系 {A}中，空间任一点P的位置可以用3 ×  1 A 的位置矢量 P表示，其左上标表示选定的坐标系 {A}，此时有 A T P = [P P P ] X Y Z PX、PY、PZ是点P在坐标系 {A}中的三个位置坐标分量 将一个n维空间的点用n +  1维坐标表示，则 该n +  1维坐标即为n维坐标的齐次坐标。 P = [PX PY PZ w]T 一般情况下w称为该齐次坐标中的比例因子， 当取w    1时，其表示方法称为齐次坐标的规 格化形式，即 P = [PX PY PZ 1]T 1.1.1、坐标轴的方向表示 i、j、k分别表示直角坐标系中X、Y、Z坐标轴的单 位矢量，用齐次坐标表示之，则有 X = [1 0 0 0 ]T Y = [0 1 0 0]T Z = [0 0 1 0]T T 2 2 规定：4  ×  1列阵[a  b  c  w] 中第四个元素为零，且满足a  + b  +  2 T c     1，则[a b c 0] 中a、b、c的表示某轴的方向；4×1列阵 T