機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論第三章

第三章 操作臂運(yùn)動學(xué)
操作臂運(yùn)動學(xué)研究操作臂的運(yùn)動特性，而不考慮操作臂產(chǎn)生運(yùn)動時施加的力，主要研究操作臂的位置、速度、加速度以及位置變量的所有高階導(dǎo)數(shù)。 重點(diǎn)把操作臂作為自變量，描述操作臂末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)與操作臂基座之間的函數(shù)關(guān)系。

3.2 連桿的描述

• 當(dāng)兩個剛體之間的相對運(yùn)動時兩個平面之間的相對滑動時，連接相鄰兩個剛體的運(yùn)動副稱為低副。
• 為了確定末端執(zhí)行器在三維空間的位置和姿態(tài)至少需要六個關(guān)節(jié)。
• 在機(jī)器人設(shè)計(jì)，針對單個連桿需要考慮材料特性、連桿的強(qiáng)度和剛度、關(guān)節(jié)軸承的類型和安裝位置、外形、重量和轉(zhuǎn)動慣量以及其它一些因素。

操作臂的固定基座開始為連桿進(jìn)行編號，可以稱固定基座為連桿0。
連桿i 繞關(guān)節(jié)軸i 相對于連桿i-1轉(zhuǎn)動。

連桿長度:兩關(guān)節(jié)軸之間的公垂線長度
連桿轉(zhuǎn)角：定義略，簡單講為兩關(guān)節(jié)軸沿公垂線平移至相交時的夾角。有方向（右手定則）
當(dāng)兩關(guān)節(jié)軸在空間相交時連桿轉(zhuǎn)角沒有意義。
連桿偏距:
關(guān)節(jié)角:兩相鄰連桿繞公共軸線旋轉(zhuǎn)的夾角。

以上四個運(yùn)動學(xué)參數(shù)，其中兩個參數(shù)用于描述連桿本身，另外兩個參數(shù)用于描述連桿之間的連接關(guān)系。

連桿鏈中的首尾連桿： 連桿的長度ai和轉(zhuǎn)角αi取決于關(guān)節(jié)軸線i 和 i+1, 對于運(yùn)動鏈的末端連桿，其參數(shù)習(xí)慣設(shè)定為0，即a0=an=0.0, α0=αn=0.0。

3.4 對連桿附加坐標(biāo)系的規(guī)定
通常按照下面的方法確定連桿上的固連坐標(biāo)系：坐標(biāo)系{i}的Z軸與關(guān)節(jié)軸i重合，坐標(biāo)系{i}原點(diǎn)位于公垂線ai與關(guān)節(jié)軸i的交點(diǎn)處。X軸沿ai方向由關(guān)節(jié)i指向關(guān)節(jié)i+1。

兩關(guān)節(jié)相交，則其連桿長度為0，坐標(biāo)原點(diǎn)處于交點(diǎn)。

3.5 操作臂運(yùn)動學(xué)
連桿變換的推導(dǎo)：
我們希望建立坐標(biāo)系{i}相對于坐標(biāo)系{I-1}。 一般這個變換是由四個連桿參數(shù)構(gòu)成的函數(shù)。對于任意給定的機(jī)器人，這個變換是只有一個變量的函數(shù)（一般為關(guān)節(jié)角），另外三個參數(shù)是由機(jī)械系統(tǒng)決定的。 通過對每個連桿逐一建立坐標(biāo)系，我們把運(yùn)動學(xué)問題分解為n個子問題，每個子問題再分解為4個次子問題，定義三個中間坐標(biāo)系{P} 、{Q}、{R}。

最終得到每個子問題的變換矩陣計(jì)算式：

3.6 驅(qū)動空間、關(guān)節(jié)空間和笛卡爾空間
對于一個具有n 個自由度的操作臂來說，它所有連桿位置可由一組n個關(guān)節(jié)變量加以確定。這樣一組變量常被稱為n x 1的關(guān)節(jié)矢量。所有關(guān)節(jié)矢量組成的空間稱為關(guān)節(jié)空間。 當(dāng)位置是在空間相互正交的軸上測量，且姿態(tài)是按照第二章的任何一種規(guī)定測量時，我們稱這個空間為笛卡爾空間，有時稱為任務(wù)空間和** 操作空間**。
當(dāng)需要考慮驅(qū)動器位置時，進(jìn)行某些運(yùn)算時必須把關(guān)節(jié)矢量表示成一組驅(qū)動器函數(shù)，即驅(qū)動器矢量。

3.8 坐標(biāo)系的標(biāo)準(zhǔn)命名

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的机器人学导论第三章的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。