第8章 机器人控制技术 知识运动轨迹 机器人原理及控制技术 知识 .ppt

8.1 引言 8.2 目标物体的描述 8.3 任务的描述 8.4 视觉 8.5 程序 8.6 传送带跟踪 8.7 位置之间的运动 8.8 关节运动 8.9 笛卡尔运动 8.10 本章小结; 本章是机器人运动控制的基础 ，它分为四个主要部分: 第一部分：利用齐次坐标变换构造任务 第二部分：基于时间坐标轨迹的运动控制描述 第三部分：关节坐标运动的描述 第四部分：笛卡儿运动控制描述; 任何刚性物体都能够用一个与该物体固定相联的坐标系来描述，给出该物体的图形表示及其坐标系统。只要说明该坐标系统的位置和方向，就足以在任何位置和方位上复现这个物体。 如图8.1中的销钉，它的轴位于z轴上，半径为0.5，长度为6。; 利用齐次变换来描述一个任务。任务内容是抓取如图8.1所示的一些销钉，然后把它们插入一个装配部件的孔中( 见图8.2)。; 规定机械手末端执行器（手爪）的一系列位置Pn(见图8.3)，就能把这一任务描述为相应于这些编号位置的机械手运动和动作的序列。; 现在，任务可由一系列变换式来描述，由此解出机械手的控制输入T6 ，这些变换式如下: P1: Z T6 E = P PA 接近销钉 P2: Z T6 E = P PG 到达抓取销钉的位置 GRASP 抓取销钉 P3: Z T6 E = P PD PG 提起销钉 P4: Z T6 E = H HRi PHA PG 接近第i个孔眼 P5: Z T6 E = H HRi PCH PG 接触第i个孔眼 P6: Z T6 E = H HRi PAL PG 插入销钉 P7: Z T6 E = H HRi PN PG 插入完成 RELEASE 松开手爪 P8: ZT6E = H HRi PN PA 回到起始位置; 任务位置变换图如图 8.4所示。 尽管这样表示可能显得复杂, 但是说明了任务的基本结构。而且每一个变换表示了一个独立的情况。 ; 相应的P , H和Z坐标系如图8.5所示。 由图8.5可知，Z为机械手坐标系，它定位在肩关节上, 因此工作坐标系（基坐标系）位于机械手坐标的位置为 T6 pz = -50 由于机械手不能到达它自己的基座，所以我们把它放在基坐标系原点的后面，这样T6 px= 30 。使T6py = 0 ,并且保???两个坐标系的平行。 ; ; 下面通过相对于机械手末端的变换来定义末端执行器, 我们沿着这样的表示习惯: 末端执行器的z轴指向执行任务的方向，而y轴表示手爪的开合方向，于是如图8.6所示的抓手就可描述为; 我们已经在图8.1中描述了销钉，现在再看一下带有两个孔眼的金属块H。 H的正视图如图8.7所示，借助于变换矩阵HRi（i＝1、2，是孔眼的序号）来描述它的特征。 ; 最重要的变换是销钉插入一个孔眼(见图8.8)。销钉的z轴必须与孔眼的轴一致。由于销钉具有圆柱的对称性，x、y轴的方向就可任意了。 最后一个变换必须按照手爪在销钉上的部位来确定（见图8.9）。; 现在我们通过示教方式利用机械手来确定前面的变换关系。将末端执行器放在销钉上面，处于它的抓取位置（图8.3中的P2），可得到下列变换式。;金属块H的位置由下式确定 Z T6 E = H HR1 PN PG （P7） （8.14） 解出H H = Z T6 E（HR1 PN PG）-1 （8.15） 销钉开始插入，PAL（见图5.10）由下式确定 Z T6 E = H HR1 PAL PG （P6） (8.16） 从而 PAL =（H HR1）-1Z T6 E PG-1 （8.17） 接触孔眼的销钉位置PCH以及接近触点的点PHA可确定为 PCH =（