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机器人运动学讲解.ppt

发布:2017-04-20约字共63页下载文档
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机器人运动学 Kinematics of Robotics;Robotics 运动学;3.1 机器人运动方程的表示 3.1.1 运动姿态和方向角 1.运动方向 接近矢量a:夹持器进入物体的方向;Z轴 方向矢量o:指尖互相指向;Y轴 法线矢量n:垂直指尖互相指向;X轴;3.1 机器人运动方程的表示 3.1.1 运动姿态和方向角 2.用旋转系列表示运动姿态 欧拉角:绕Z轴转φ,再绕新Y轴转θ,绕最新Z轴转ψ. (3-3) 注意:这里变换是右乘.即后面的变 换乘在右边.(绕新轴转,连乘);3.1 机器人运动方程的表示 3.1.1 运动姿态和方向角 3.用滚\仰\偏转表示运动姿态 横滚:绕Z轴转φ, 俯仰:绕Y轴转θ, 偏转:绕X轴转ψ. (3-5) ;3.1 机器人运动方程的表示 3.1.2 运动位置和坐标 1.用柱面坐标表示末端运动位置 由于上述绕Z轴的旋转,使末端执行器的姿态出现变化,若要执行器姿态不变,则需将其绕执行器Z轴反向旋转. (3-8);3.1 机器人运动方程的表示 3.1.2 运动位置和坐标 2.用球面坐标表示末端运动位置 沿Z平移r,绕Y轴转β,绕Z轴转α. (3-10) ;3.1 机器人运动方程的表示 3.1.2 运动位置和坐标 表示物体的位置:笛卡尔坐标、柱面坐标、球面坐标 1.用柱面坐标表示末端运动位置 沿X平移r,绕Z轴转α,沿Z轴平移z. (绕原坐标系运动,左乘) (3-7);3.1 机器人运动方程的表示 3.1.2 运动位置和坐标 2.用球面坐标表示末端运动位置 沿Z平移r,绕Y轴转β,绕Z轴转α. (3-10) ;3.1 机器人运动方程的表示 3.1.2 运动位置和坐标 2.用球面坐标表示末端运动位置 由于上述两个旋转,使执行器姿态发生变化.为保持姿态,执行器要绕其自身Y和Z轴反向旋转. (3-11) ;3.1 机器人运动方程的表示 3.1.3 连杆变换矩阵 1.广义连杆(D-H坐标) 单连杆参数;3.1 机器人运动方程的表示 3.1.3 连杆变换矩阵 1.广义连杆(D-H坐标) 相邻连杆关系参数;3.1 机器人运动方程的表示 3.1.3 连杆变换矩阵 1.广义连杆(D-H坐标) 连杆坐标系;3.1 机器人运动方程的表示 3.1.3 连杆变换矩阵 1.广义连杆(D-H坐标) 全为转动关节: Zi坐标轴; Xi坐标轴; Yi坐标轴; 连杆长度ai; 连杆扭角αi; 两连杆距离di; 两杆夹角θi;3.1 机器人运动方程的表示 3.1.3 连杆变换矩阵 1.广义连杆 全为转动关节: Zi坐标轴:沿着i+1关节的运动轴; Xi坐标轴:沿着Zi和Zi-1的公法线, 离开Zi-1轴的方向; Yi坐标轴:按右手直角坐标系法则制定; 连杆长度ai; Zi和Zi-1两轴心线的公法线长度; 连杆扭角αi: Zi和Zi-1两轴心线的夹角; 两连杆距离di:相邻两杆三轴心线的两条公法线间的距离; 两杆夹角θi :Xi和Xi-1两坐标轴的夹角;;3.1 机器人运动方程的表示 3.1.3 连杆变换矩阵 1.广义连杆(D-H坐标) 含移动关节: Zi坐标轴; Xi坐标轴; Yi坐标轴; 连杆长度ai=0; 连杆扭角αi; 两连杆距离di; 两杆夹角θi;3.1 机器人运动方程的表示 3.1.3 连杆变换矩阵 1.广义连杆 含移动关节: Zi坐标轴:沿着i+1关节的运动轴; Xi坐标轴:沿着Zi和Zi-1的公法线,指向离开Zi-1轴的方向; Yi坐标轴:按右手直角坐标系法则制定; 连杆长度ai; Zi和Zi-1两轴心线的公法线长度; 连杆扭角αi: Zi和Zi-1两轴心线的夹角; 两连杆距离di:相邻两杆三轴心线的两条公法线间的距离; 两杆夹角θi :Xi和Xi-1两坐标轴的夹角; ;3.1 机器人运动方程的表示 3.1.3 连杆变换矩阵 2.广义变换矩阵 建立D-H坐标系后,可通过两个旋转、两个平移建立相邻连杆i-1和i间的相对关系。 1。绕Zi-1轴转θi角,使Xi-1转到与Xi同一平面内; 2。沿Zi-1轴平移di,把Xi-1移到与Xi同一直线上; 3。沿i轴平移ai-1,把连杆i-1的坐标系移到使其原点与 连杆i的坐标系原点重合的位置; 4。绕Xi-1轴转αi-1角,使Zi-1转到与Zi同一直线上; 这四个齐
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