机器人概论 第三章 节 机械手的运动 .pptVIP

第三章 机械手的运动 3.1 机械手运动的表示方法 3.2 手爪位置和关节变量的关系 3.3 雅可比矩阵 3.4 手爪力和关节驱动力的关系 3.5 机械手运动方程式的求解 3.1 机械手运动的表示方法 3.1.1 机械手的结构 机械手的运动 3.1 机械手运动的表示方法 3.1.2 机械手的机构和运动学 回转关节 棱柱关节 关节变量 手爪姿态 运动学 机械手的运动 3.1 机械手运动的表示方法 3.1.2 机械手的机构和运动学 手爪位置r;关节变量θ 有： 写为： 运动学方程式。 机械手的运动 3.1 机械手运动的表示方法 3.1.2 机械手的机构和运动学 正运动学与逆运动学 机械手的运动 3.1 机械手运动的表示方法 3.1.3 运动学、静力学、动力学的关系 机械手的运动 3.2 手爪位置和关节变量的关系 3.2.1 手爪位置和姿态的表示方法 ΣB 基坐标系 ΣE 手爪坐标系 BpE∈R3x1:手爪坐标系 原点在基坐标中的 位置向量 BRE ∈R3x3:坐标变换 矩阵 机械手的运动 3.2 手爪位置和关节变量的关系 3.2.3 齐次变换 两个坐标系中位姿关系： 上式称为齐次变换矩阵 机械手的运动 机械手的运动 3.2 手爪位置和关节变量的关系 3.2.3 齐次变换 对二自由度机械手 机械手的运动 3.2 手爪位置和关节变量的关系 3.2.3 齐次变换 利用上式的确步骤： 1）建立连杆坐标系，并用 连杆长度和关节变量， 求相邻坐标系的位姿关系 2）求相邻坐标系的齐次变换 矩阵； 3）利用上式求总变换 机械手的运动 3.2 手爪位置和关节变量的关系 3.2.3 齐次变换 机械手的运动 3.2 手爪位置和关节变量的关系 3.2.3 齐次变换 机械手的运动 3.2 手爪位置和关节变量的关系 3.2.3 齐次变换 机械手的运动 3.3 雅可比矩阵 3.3.1雅可比矩阵的定义 机器人正运动学方程： ，这里 其中： nm:冗余机器人 机械手的运动 3.3 雅可比矩阵 3.3.1雅可比矩阵的定义 J：雅可比矩阵 机械手的运动 3.3 雅可比矩阵 3.3.1雅可比矩阵的定义 例：两自由度机械手的雅可比矩阵 机械手的运动 3.3 雅可比矩阵 3.3.2 关节速度和手爪速度的几何学关系 机械手的运动 则J1、J2分别为单位关节速度在手爪位置产生的速度分量。即由图中的PE,1,PE,2反时针转动90度而成 3.3 雅可比矩阵 3.3.2 关节速度和手爪速度的几何学关系 机械手的运动 3.4 手爪力和关节驱动力的关系 3.4.1 虚功原理 机械手的运动 3.4 手爪力和关节驱动力的关系 3.4.2 机械手静力学关系式的推导 手爪的虚位移 手爪的虚位移 手爪力 关节驱动力 机械手的运动 3.4 手爪力和关节驱动力的关系 3.4.2 机械手静力学关系式的推导 机械手的运动 3.4 手爪力和关节驱动力的关系 3.4.2 机械手静力学关系式的推导 机械手的运动 2自由度的机械手如图所示。取θ1=0(rad)θ2= ∏/2（rad) 的姿态时,分别求解生成手爪力FA=[fx,0]T FB=[0,fy]T 时的驱动力τA τB 。 3.5 机械手运动方程式的求解 3.5.1 惯性矩 机械手的运动 * *