机器人技术-Ch5_机器人运动学机器人技术张秀丽北京交通大学机电学院*本章内容连杆参数描述及坐标系建立机器人运动学正解机器人运动学逆解微分运动与雅可比矩阵轨迹规划重点连杆参数描述的D-H法运动学正解轨迹规划学习方法掌握原理及方法了解概念的物理意义第五章 机器人运动学*机器人由一系列连杆组成:连杆 机器人上的任一刚性组成部件。关节 相邻连杆通过关节相互联接,通常认为每个关节具有一个自由度,多自由度关节则认为是由多个关节组成。机器人描述*机器人运动学 机器人关节位移运动矢量及其导数与终端位姿及其导数的关系。研究内容运动学正问题:根据给定的关节变量求机器人手部位姿。运动学逆问题:根据已知的机器人手部位姿求解关节变量。机器人运动学*编号;建立机器人坐标系;确定各连杆参数和关节变量qi;写出两杆之间的位姿矩阵Aii-1(qi),可简写为Aii-1或Ai;求出末端操作器的位姿矩阵;正解:求解末端操作器的位置和姿态; 逆解:求解关节变量。机器人运动学研究的方法步骤*给连杆编号,从基础连杆到手部:0,1,2……n给关节编号:1,2,……,n连杆i前后连接关节i和i+1关节i前后连接连杆i-1和i1. 编号*L:LinkA:AxisT:TransferD-H法 为了描述相邻两杆的运动关系,表示各杆件之间的相对位置和姿势,Denavit-Hartenberg于1955年提出一种为关节链中的每一杆件建立附体坐标系的矩阵方法,称为D-H法。前置坐标系法 对于连杆i,若将连杆坐标系Σi固结于i关节处,则相应的D-H表示法称为前置坐标系法。后置坐标系法 对于连杆i,若将连杆坐标系Σi固结于i+1关节处,则此时的D-H表示法称为后置坐标系法。2. 建立坐标系*2. 建立坐标系*中间连杆坐标系Σi:固结在连杆杆i上,用D-H法建立。末端坐标系Σn:固结在末端连杆n上,建立noa坐标系。连杆坐标系:连杆位姿可以用固连其上的坐标系的位姿表达。基础坐标系Σ0:固结在基础连杆0上,原点可选在连杆上任意一点,z0轴应沿关节轴1。前置坐标系法建立步骤找出各关节轴线;找出关节轴i和i+1之间的公垂线或交点,关节轴i和i+1之间的交点或公垂线与关节轴i的交点作为坐标系{i}的原点;规定zi轴沿关节轴i的指向;规定xi轴沿公垂线,由zi指向zi+1,如果关节轴i和i+1相交,则xi垂直于二者所在的平面;按右手定则确定yi;基坐标系O0-x0y0z0:当关节变量1为0时,使坐标系{0}和{1}重合, 末端连杆坐标系On-xnynzn:原点和xn方向可以任选,但尽可能使连杆参数为0。2. 建立坐标系*OiXiZiZi-1Oi-1Xi-1Zi轴:沿关节i的轴线。Xi轴:沿连杆i的公垂线,从i关节指向i+1关节。Oi:关节i轴线和连杆i的公垂线的交点。*
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