運(yùn)動(dòng)學(xué)分析課件

機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析1主要內(nèi)容運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)1運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的建立、求解與分析2雅克比矩陣3碼垛機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析4主要內(nèi)容運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)1運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的建立、求解與2在空間建立直角坐標(biāo)系作為參考系坐標(biāo)系中存在任意一點(diǎn)P，在P點(diǎn)建立了固聯(lián)坐標(biāo)系則該坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)P就可在直角參考坐標(biāo)系中可用齊次坐標(biāo)表示為：圖1坐標(biāo)系位姿表示，直角在空間建立直角坐標(biāo)系作為參考系坐標(biāo)系中存在任意一點(diǎn)P，在P點(diǎn)3物體的姿態(tài)可用與其固接坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸在參考坐標(biāo)系中的方向余弦矩陣表示。令n、o、a分別為、、坐標(biāo)軸的單位矢量，各單位方向矢量在靜系上的分量為動(dòng)系各坐標(biāo)軸的方向余弦，以齊次坐標(biāo)形式分別表示為：物體的姿態(tài)可用與其固接坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸、、坐4在確定了空間物體的位置自由度和姿態(tài)自由度后，即可用上述的位置矢量和旋轉(zhuǎn)矩陣來(lái)描述空間物體的位姿，這樣物體的位姿可以由坐標(biāo)系T來(lái)表示：在確定了空間物體的位置自由度和姿態(tài)自由度后，即可用上5二、運(yùn)動(dòng)學(xué)方程、求解與分析運(yùn)動(dòng)學(xué)方程：描述機(jī)器人各連桿之間、機(jī)器人和末端執(zhí)行器的關(guān)系。由己知桿體幾何參數(shù)和關(guān)節(jié)位移矢量，求機(jī)器人末端執(zhí)行器相對(duì)于參考坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)。2.1運(yùn)動(dòng)學(xué)方程機(jī)器人及其坐標(biāo)系如圖1、2所示，D-H參數(shù)表見(jiàn)表1。二、運(yùn)動(dòng)學(xué)方程、求解與分析運(yùn)動(dòng)學(xué)方程：描述機(jī)器6運(yùn)動(dòng)學(xué)分析ppt課件7運(yùn)動(dòng)學(xué)分析ppt課件8機(jī)器人需要跨過(guò)的障礙的目標(biāo)矩陣為：

機(jī)器人需要跨過(guò)的障礙的目標(biāo)矩陣為：9三、雅可比矩陣

研究機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)的目的是為了更好地控制機(jī)器人，而機(jī)器人控制中有時(shí)僅僅控制機(jī)器人的位置是不夠的，還需要很好地控制機(jī)器人的速度。因此研究機(jī)器人的速度（一階運(yùn)動(dòng)學(xué)）問(wèn)題十分有意義。一階運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的核心是建立速度雅可比（Jacobian）矩陣。雅克比矩陣建立了機(jī)械手笛卡爾空間運(yùn)動(dòng)速度與關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)速度之間的變換關(guān)系。三、雅可比矩陣10該矩陣建立了關(guān)節(jié)空間向操作空間運(yùn)動(dòng)速度的廣義傳動(dòng)比，為下一步機(jī)器人路徑規(guī)劃和控制策略提供了依據(jù)。雅克比矩陣一般形式該矩陣建立了關(guān)節(jié)空間向操作空間運(yùn)動(dòng)速度的廣義傳動(dòng)比11

一般的，利用連桿坐標(biāo)系到機(jī)器人末端坐標(biāo)系的變換矩陣，分別求取各關(guān)節(jié)坐標(biāo)的微分運(yùn)動(dòng)量與機(jī)器人末端坐標(biāo)系之間的廣義位置矢量的微分運(yùn)動(dòng)量之間的關(guān)系，可以得到雅克比矩陣的各個(gè)列矢量。因此，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人末端在笛卡爾空間的速度控制。雅克比矩陣的求解雅克比矩陣的求解12四、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析01