機構(gòu)學和機器人學chap2

機構(gòu)學和機器人學-第二章介紹機構(gòu)學和機器人學是研究機器人運動和控制的學科領(lǐng)域。第二章將重點介紹機構(gòu)學和機器人學的基礎(chǔ)知識、術(shù)語和概念。我們將了解機構(gòu)和機器人的結(jié)構(gòu)和組成，探討機器人的運動學和動力學，并學習如何描述和分析機器人的運動。2.1機構(gòu)和機器人的定義機構(gòu)是由多個零部件（稱為零件）組成的復雜結(jié)構(gòu)。機構(gòu)有特定的功能，可將輸入的運動轉(zhuǎn)化為輸出的運動。機器人則是一種特殊的機構(gòu)，具有感知、決策和執(zhí)行等能力。機構(gòu)和機器人的設計必須考慮多種因素，包括運動要求、力學特性、工作環(huán)境等。在機構(gòu)學和機器人學中，我們將學習如何建立機構(gòu)和機器人的數(shù)學模型，以便對其運動進行分析和控制。2.2機構(gòu)和機器人的結(jié)構(gòu)和組成機構(gòu)和機器人由多個連接在一起的零部件組成。這些零部件可以是剛性的（如桿件和連桿）或柔性的（如彈簧和橡膠）。機構(gòu)還包括關(guān)節(jié)，用于連接零部件并使其能夠相對運動。關(guān)節(jié)通常具有特定的自由度，用于描述零部件之間的相對運動。機器人的結(jié)構(gòu)和組成通常根據(jù)其功能和任務而有所不同。例如，工業(yè)機器人通常具有多個關(guān)節(jié)和執(zhí)行器，用于實現(xiàn)高度自由的運動。而移動機器人通常具有輪子或腿部，用于在環(huán)境中移動。2.3機器人的運動學機器人的運動學研究機器人的運動行為和姿態(tài)。它涉及到描述和分析機器人的位置、速度和加速度等運動參數(shù)。2.3.1位姿和坐標系位姿是描述機器人位置和姿態(tài)的方式。通常采用笛卡爾坐標系來表示機器人的位姿。笛卡爾坐標系由一個原點和三個互相垂直的軸組成。機器人的位姿可由三個平移參數(shù)和三個旋轉(zhuǎn)參數(shù)來描述。2.3.2坐標變換坐標變換是機器人運動學中的重要概念。它描述了從一個坐標系到另一個坐標系的變換關(guān)系。坐標變換可以用于描述機器人零部件之間的相對運動，以及機器人在運動中的姿態(tài)變化。2.3.3正運動學和逆運動學正運動學用于計算機器人的位姿，給定關(guān)節(jié)位置和關(guān)節(jié)速度。逆運動學則是反過來，給定機器人的位姿，計算關(guān)節(jié)位置和關(guān)節(jié)速度。正運動學和逆運動學是機器人運動控制中的重要問題，對實現(xiàn)精確和高效的機器人運動至關(guān)重要。2.4機器人的動力學機器人的動力學研究機器人的力學性能和力的作用。它涉及描述和分析機器人的動力學參數(shù)，如關(guān)節(jié)力、運動慣性等。2.4.1牛頓-歐拉動力學牛頓-歐拉動力學是一種常用的機器人動力學建模方法。它基于牛頓第二定律和歐拉運動方程，描述機器人的動力學行為。2.4.2動力學參數(shù)機器人的動力學參數(shù)包括質(zhì)量、慣性矩陣、摩擦力等。這些參數(shù)對于描述機器人的力學特性和控制機器人的運動至關(guān)重要。結(jié)論本章我們介紹了機構(gòu)學和機器人學的基礎(chǔ)知識、術(shù)語和概念。我們學習了機構(gòu)和機器人的定義，了解了它們的結(jié)構(gòu)和組成。我們還學習了機器人的運動學和動力學，并介紹了正運動學和逆運動學的概念。機構(gòu)學和機器人學在機器人的設計、運動控制和智能決策等方面發(fā)揮著重要作用，是機器人技術(shù)的核心領(lǐng)域之一。以上就是機構(gòu)學