机器人位置运动学.ppt

第二章 机器人位置运动学 第二章 机器人位置运动学（1） 2.1 引言 2.2 机器人机构 2.3 机器人运动学的矩阵表示 2.4 齐次变换矩阵 2.5 变换的表示 2.6 变换矩阵的逆 2.7 机器人的正逆运动学 第二章 机器人位置运动学（2） 2.8 机器人正运动学方程的D-H表示法 2.9 机器人的逆运动学解 2.10 机器人的逆运动学编程 2.11 小结 2.2 机器人机构 2.2.1 机器人机构的特点 2.2.2 机构具有确定姿态的条件 2.2.3 机器人开环机构的缺点 2.2.4 解决开环机构的缺点的办法 机器人机构的特点 多个自由度 三维 开环链式机构 机构具有确定姿态的条件 开环机器人的缺陷 2.3 机器人运动学的矩阵表示 2.3.1空间点的表示 2.3.2空间向量的表示 2.3.3坐标系在固定参考坐标系原点的表示 2.3.4坐标系在固定参考坐标系中的表示 2.3.5刚体的表示 夹手方向三个单位矢量的规定 夹手进入物体的方向上，称为接近矢量a。 从一个指尖指向另一个指尖，处于规定夹手方向上，称为方向矢量o。 法线矢量n，n=o×a。 练习（例2.2） 右图中F坐标系位于参考坐标系的3，5，7的位置。n轴与x轴平行，o轴相对于y轴角度45°，a轴相对于z轴角度45 ° ，(1)F坐标系该怎样表示？(2) 当n轴//x轴， o轴// y轴， a轴// z轴，F=? 刚体的表示 变换的表示 2.5.1 纯平移变换的表示 2.5.2 绕轴旋转变换的表示 2.5.3 复合变换的表示 2.5.4 相对于旋转坐标系的变换 绕轴纯旋转变换 例2.5变换的图示 例2.6变换过程的图示 例2.7变换过程的图示 例2.8变换过程的图示 变换矩阵的逆图例 机器人的正逆运动学 机器人的正逆运动学求解的问题 位置的正逆运动学方程 姿态的正逆运动学方程 位姿的正逆运动学方程 机器人正逆运动学求解的问题 位置的正逆运动学方程 直角坐标 圆柱坐标 球坐标 链式坐标 直角坐标 圆柱坐标 球坐标 链式坐标 姿态的正逆运动学方程 滚动、俯仰、偏航（RPY旋转） 欧拉角 链式关节 滚动、俯仰、偏航（RPY旋转） 滚动 z轴旋转φa角 俯仰 y轴旋转φo角 偏航 x轴旋转φn角 RPY旋转 例2.17 欧拉角 位姿的正逆运动学方程 直角坐标 圆柱坐标 球坐标 2.8 机器人正运动学方程的D-H表示法 2.8.1 连杆描述 2.8.2 连杆连接的描述 2.8.3 连杆坐标系 2.8.4 连杆的变换方程 2.8.5 驱动空间、关节空间、笛卡儿空间 2.8.6 典型机器人的运动学问题 连杆描述（1） 连杆描述（2） 例2.19 连杆连接的描述 例2.20 连杆坐标系 例2.21 例2.21 例2.22 例2.22 例2.22 例2.23 练习 2.8.4 连杆的变换方程 例2.24 例2.24 PUMA机器人（1） PUMA机器人（2） PUMA机器人（3） 2.11 小结 1 .矩阵表示点、向量、坐标系及变换方法 2. 特定类型机器人的正逆运动学方程（直角坐标、圆柱坐标、球坐标）、RPY姿态角及欧拉角 3. D-H法推导出的机器人的正逆运动学 RPY旋转 欧拉角 返回 位置的正逆运动学方程 姿态的正逆运动学方程 返回 返回 返回 返回 返回 返回 θ3 L2 0 0 3 0 d2 0 90 2 θ1 0 0 0 1 θi di ai-1 αi-1 i 返回 返回 返回 返回 * * 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 *