機(jī)器人技術(shù)期末復(fù)習(xí)

1、Word文檔Word文檔機(jī)器人組成：機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置（部和外部檢測(cè)）和控制系統(tǒng)（集中式和分散式控制）等組成。機(jī)器人分類：按幾何結(jié)構(gòu)分類：利用機(jī)構(gòu)特性分類。串聯(lián)機(jī)器人：各連桿為串聯(lián)并聯(lián)機(jī)器人：各連桿為并聯(lián)機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)：從體系結(jié)構(gòu)來看，機(jī)器人分為三大部分六個(gè)系統(tǒng)，分別是：三大部分：機(jī)械部分（用于實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作）傳感部分（用于感知部和外部的信息）控制部分（控制機(jī)器人完成各種動(dòng)作）六個(gè)系統(tǒng)：A驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：提供機(jī)器人各部位、各關(guān)節(jié)動(dòng)作的原動(dòng)力。B機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：完成各種動(dòng)作。C感受系統(tǒng)：由部傳感器和外部傳感器組成。D機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與外部設(shè)備的聯(lián)系和協(xié)調(diào)并構(gòu)成功能單

2、元。E人機(jī)交互系統(tǒng)：是人與機(jī)器人聯(lián)系和協(xié)調(diào)的單元。F控制系統(tǒng)：是根據(jù)程序和反饋信息控制機(jī)器人動(dòng)作的中心。分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。機(jī)器人的性能要素：自由度數(shù)（解釋）衡量機(jī)器人適應(yīng)性和靈活性的重要指標(biāo)，一般等于機(jī)器人的關(guān)節(jié)數(shù)。機(jī)器人所需要的自由度數(shù)決定于其作業(yè)任務(wù)負(fù)荷能力機(jī)器人在滿足其它性能要求的前提下，能夠承載的負(fù)荷重量。工作空間（解釋）機(jī)器人在其工作區(qū)域可以達(dá)到的所有點(diǎn)的集合。它是機(jī)器人關(guān)節(jié)長(zhǎng)度和其構(gòu)型的函數(shù)。精度指機(jī)器人到達(dá)指定點(diǎn)的精確程度。它與機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器的分辨率及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)定位精度指機(jī)器人重復(fù)到達(dá)同樣位置的精確程度。它不僅與機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器的分辨率及反饋裝置有關(guān)，還與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度及

3、機(jī)器人的動(dòng)態(tài)性能有關(guān)?？刂颇Ｊ揭龑?dǎo)或點(diǎn)到點(diǎn)示教模式；連續(xù)軌跡示教模式；軟件編程模式；自主模式。最大工作速度單關(guān)節(jié)速度；合成速度。其它動(dòng)態(tài)特性如穩(wěn)定性、柔順性等。機(jī)器人技術(shù)展望：操作臂技術(shù)、移動(dòng)技術(shù)、感知技術(shù)、自主控制技術(shù)先進(jìn)機(jī)器人：隨著生物學(xué)、神經(jīng)行動(dòng)學(xué)和仿生學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，及其在仿生機(jī)器人技術(shù)中的應(yīng)用，仿生機(jī)器人的研究近年來受到了越來越大的關(guān)注，并將在很長(zhǎng)一段時(shí)間成為機(jī)器人技術(shù)研究領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)研究容。仿生機(jī)器人的研究是模仿生物的身體結(jié)構(gòu)和功能，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人并設(shè)法找出動(dòng)物能發(fā)揮巨大作用的某些特定的身體結(jié)構(gòu)，然后再把這些結(jié)構(gòu)融合到現(xiàn)有的技術(shù)中來。仿生機(jī)器人的主要研究分類：（1）.運(yùn)動(dòng)仿

4、生位移運(yùn)動(dòng)、執(zhí)行運(yùn)動(dòng)（2）.感知仿生聽覺、視覺、嗅覺等（3）.控制仿生定向?qū)Ш?、?jì)算推理、群體控制（4）.能量仿生炭水化合物分解驅(qū)動(dòng)（5）.材料仿生仿生皮膚、肌肉機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考慮：（1）.機(jī)器人機(jī)構(gòu)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)）（2）.機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器（電驅(qū)動(dòng)器、液壓驅(qū)動(dòng)器、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器（3）.機(jī)器人傳感器（傳感器、外傳感器）（4）.機(jī)器人能源（電源、其他）（5）.機(jī)器人視覺（6）.機(jī)器人控制工作空間：是機(jī)械手末端執(zhí)行器所能到達(dá)的圍。靈巧的工作空間是末端執(zhí)行器能夠從各個(gè)方向到達(dá)的空間區(qū)域。四種常見類型：直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型?？谟啥龋―egreeofFreedomDOF）口由度是指

5、使機(jī)械手具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給出的獨(dú)也運(yùn)動(dòng)的數(shù)目.是機(jī)械手中能夠獨(dú)&驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)數(shù)目=自由度選取通常依據(jù)任務(wù)而定：如呆需哽機(jī)械手能略到達(dá)二維空間的全部位蜀和咨態(tài)，則真至少賤該冥備6個(gè)白由度。參考坐標(biāo)系機(jī)器人的夢(mèng)考坐標(biāo)系是用來表示機(jī)器人旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)等運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系口通常玻用3種：全局蓼考坐標(biāo)系、關(guān)節(jié)聲考坐標(biāo)系和工具零考坐標(biāo)系亠機(jī)器人關(guān)節(jié)的構(gòu)成：機(jī)器人的關(guān)節(jié)一般由馬達(dá)，減速機(jī)，位置傳感器，速度傳感器，傳動(dòng)齒輪等機(jī)構(gòu)構(gòu)成。機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類：車輪式：在平坦的環(huán)境下移動(dòng)效率高于履帶式和腿式移動(dòng)。履帶式：穩(wěn)定性好，越野能力和地面適應(yīng)能力高、牽引力強(qiáng)移功機(jī)構(gòu)應(yīng)用環(huán)境陸地車輪式移斑機(jī)構(gòu)履帶式移動(dòng)機(jī)徇躍足式移動(dòng)機(jī)

6、構(gòu)配形移功機(jī)幌璽奩吸附式穢動(dòng)機(jī)構(gòu)泯會(huì)式移動(dòng)機(jī)徇空中蠟戰(zhàn)槳移動(dòng)機(jī)構(gòu)翅屣移動(dòng)機(jī)構(gòu)水下搏進(jìn)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)酷移動(dòng)帆構(gòu)機(jī)器人設(shè)計(jì)方法：1總體方案設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)之初*痕首先明確機(jī)器人的設(shè)計(jì)目的機(jī)器人面對(duì)的是什么拝的使用薜體.機(jī)器人應(yīng)用于什么領(lǐng)域.機(jī)器人的主耍應(yīng)用目的是什么.然后.抿據(jù)設(shè)計(jì)目的確定機(jī)器人的功能要求。功能要求是對(duì)機(jī)器人功能特性的表述J是一個(gè)完整去達(dá)機(jī)器人功能特性、彼此獨(dú)立的杲小集臺(tái)2、詳細(xì)設(shè)汁在總體方案確定后.根據(jù)控制索統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)先機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則.首先根據(jù)總體的功能要求選擇合適的控制方案在控制方案確定后根據(jù)選定飾控制方案選樣驅(qū)動(dòng)方式山在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)方式確宦及荷，就可以開始對(duì)機(jī)械部分進(jìn)行設(shè)計(jì)機(jī)

7、器人設(shè)計(jì)過程中最主要的設(shè)計(jì)問題之一是傳動(dòng)紊統(tǒng)的說計(jì).傳動(dòng)索統(tǒng)的好壞將直接影響機(jī)器人的穩(wěn)定性.快速性和精確性等性能參數(shù)N制造、安裝、調(diào)試和編寫設(shè)計(jì)文檔在詳細(xì)設(shè)計(jì)完成之后T先篩遙標(biāo)準(zhǔn)元器件，對(duì)口制零件謎行檢査.對(duì)外購的設(shè)備器件進(jìn)行驗(yàn)收：然后，對(duì)各子系統(tǒng)調(diào)試后總體安裝，整機(jī)朕調(diào)：最后編寫設(shè)計(jì)文檔，機(jī)器人的位姿主要是指機(jī)器人手部在空間的位置和姿態(tài)，有時(shí)也會(huì)用到其他各個(gè)活動(dòng)桿件在空間的位置和姿態(tài)。機(jī)器人位姿是建立在機(jī)器人坐標(biāo)系之上的描述形式，有了位姿，機(jī)器人手部和各個(gè)活動(dòng)桿件相對(duì)于其他坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)就可以用一個(gè)3*1的位置矩陣和一個(gè)3*3的姿態(tài)矩陣來描述。齊次坐標(biāo)：將一個(gè)II維空間的點(diǎn)用口+t維坐標(biāo)

8、表加.則該n+1維坐標(biāo)即為n維坐標(biāo)的齊次坐標(biāo)。P=Px內(nèi)PzwT一殷情況下陽稱為該齊次坐標(biāo)中的比例因子，當(dāng)取硏二1時(shí)其表示右法稱為齊次坐標(biāo)的規(guī)格化形式.即P=PxPyPz1世2：4疋1列陣Gbc如1申第四個(gè)元盍為歌H満足a3-b2+亍二:L則3bc匸丁中a.b.c的喪喬某軸的方向；4列陣Labc詞丁中第四個(gè)元素不為零，則丘bc初r表示空間某點(diǎn)的垃置動(dòng)系與靜系：在所建立的機(jī)器人坐標(biāo)系中，運(yùn)動(dòng)時(shí)相對(duì)于連桿不動(dòng)的坐標(biāo)系稱為靜坐標(biāo)系，簡(jiǎn)稱靜系（一般情況下是基座坐標(biāo)系）；跟隨連桿運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系稱為動(dòng)坐標(biāo)系，簡(jiǎn)稱動(dòng)系（關(guān)節(jié)坐標(biāo)系）。動(dòng)系位置與姿態(tài)的描述稱為動(dòng)系的位姿表示，是對(duì)動(dòng)系原點(diǎn)位置及各坐標(biāo)系軸方向的描

9、述IT設(shè)有卜機(jī)弗人的iiff,百貳定rii+TFQ上臬點(diǎn)的垃置和該辻桿在空間的遅態(tài)，則稱該連料在空同是完全確定的”0%連桿上任一點(diǎn)rOYZ與連桿固按的牛功坐杯系，即為時(shí)系.連tfFQ汗同定坐中的住宜呵用齊枚坐杯如対01y01Q連桿的迤態(tài)可由訪盞的坐拆訥方向來際.令叭、辺別.AjOTiYZ坐標(biāo)軸的單位矢星，養(yǎng)單技方向矢星在銖瑕卩丄勺份戢為功條再坐標(biāo)和附才冋余確.劭齊次坐杯琶代分別總示対例；如團(tuán)表示固連于謹(jǐn)桿的坐標(biāo)系B也于DJ乩=2.YB1,2a=O.在期Y平商內(nèi).坐柿茶個(gè)郴対固定坐樣系小荷-平日曠的徧轉(zhuǎn)，試耳出農(nóng)示連桿位謹(jǐn)?shù)淖鴺?biāo).5US的4=4也陣去達(dá)式”則唧卑杯泵IB的44申陣我達(dá)式為PS66

10、715000.0002JJ0000366O.DDO1J0ODQDODQOi.om00.00i-忖胃.酬障/J-1Uif焉的方向列“T卅-云：ITcas50?cojJ-0J(6T0:C：0J%的”向列討=0：丄Lccj.L-mlu-tninr-.11rrrn1至的力向列卉n._】nnt1m-rr算子左右乘規(guī)則：相對(duì)固定坐標(biāo)系進(jìn)行變換，則算子左乘：若相對(duì)動(dòng)坐標(biāo)系進(jìn)行變換，則算子右乘0000Q00c0J0000例；血用所示單臂操作于-的手腕也具封”嚇自山度匚已知手擁起殆位桂拒陣為岳若手臂楓軸旋轉(zhuǎn)+曲。，則手部到達(dá)右衛(wèi)若手脅不越僅手部趨手騰厶軸廡轉(zhuǎn)+弟叭則于-觀列達(dá)寫陽于卉険掠丟GJ吃石2的序陣去世式

11、roG-,00.乎002j10C007200C1-LUU00I00L10020-10600120DO1平移變換：空間某一點(diǎn)*坐標(biāo)為皿曲ya.4）肖它平移至蟲直，坐標(biāo)為（XLrvZJ.舟點(diǎn)和A.點(diǎn)的坐標(biāo)關(guān)墨為000000字程變換例；如僅所示譽(yù)標(biāo)索的平特變換給岀了：D,動(dòng)坐標(biāo)棗A相對(duì)于固罡坐標(biāo)爭(zhēng)的、4軸作（一12.打平移后到A；2?,動(dòng)坐標(biāo)系此相對(duì)干自身坐標(biāo)乘的JCY.Z拍分團(tuán)作（-1.2.2）平尊后眷V3】，物祐;Q箱對(duì)于固定坐標(biāo)系柞Q,6.平機(jī)后到Q0-10f-L00J00-11丁腳電比”加遼）一L.、附坐彌乘足礎(chǔ)乖橫沿固宦坐尿.嘉柞T稚變換隹來的-故筍f左乘.A的抱葉ftiAA為1DD_0-

12、1DfD-1otr01D2-L0D1-1103U01200-1100-13000200D1_0001_故算了-右乘*國(guó)的距2.曲”坐標(biāo)系足動(dòng)庫淚自站坐標(biāo)承柞甲移變技檸來的陣托達(dá)克沖1Jn=Trans(-Ia2=口忤變換frL如國(guó)所示坐菇系的平移娶畔出了：為“軻ftQ相對(duì)于固罡坐標(biāo)系柞(2.6.n)平移后爭(zhēng)口-1o(10.4)IJJK5If-中,i:-u22L0C1：-1-JL10D00200jLI：1L1物悴Q的產(chǎn)炭坐琮變梗平移算手九I:fI聯(lián)合變換：聯(lián)合變換就是平移變換與旋轉(zhuǎn)變換組合在同一次變換中。非常重要，要考若將芹次半林變檢妒陣廿塊.則有cosiSt一廿廠左上角的sxs矩陣是兩個(gè)坐標(biāo)系之

13、問的7i匕坤怖為卸足曲醬業(yè)標(biāo)耒之剛的Mill齊倉坐標(biāo)曼按矩許幫稱人位迄矩陣sinfl00Cfi.；Pr叫理:內(nèi)%1曲比耳!生D!10L00_由此可見在齊枕坐標(biāo)變換距陸的令塊矩陣中,.旋轉(zhuǎn)變換朋陣.它描述I它山之間的姿慮關(guān)廂,平祿曼換矩陣.它描述f它們之間的快宜關(guān)焉,w、專乍執(zhí)系u向區(qū)附r羋標(biāo)鋼叩卩釦擁粉竄：氐、叫、怙塑標(biāo)汞U丨的上軸對(duì)唯標(biāo)氛s的三十方向氽弦:、注、宀坐標(biāo)去|川的$地対爭(zhēng)標(biāo)聚的.牛方向親出%、乩一那曲氓的土璉對(duì)羋標(biāo)眾的二個(gè)方向親監(jiān)串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程：利用坐標(biāo)變換，就可以確定機(jī)器人手部的位姿矩陣M與關(guān)節(jié)變量qi之間的函數(shù)關(guān)系。具體的過程是先建立機(jī)器人的手部、機(jī)座和各個(gè)活動(dòng)桿坐標(biāo)系

14、，然后確定各個(gè)坐標(biāo)系之間的變換參數(shù)，再得到相鄰兩個(gè)坐標(biāo)系之間的齊次坐標(biāo)變換關(guān)系（位姿矩陣），最后通過乘積運(yùn)算得到機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。過程：仁建立機(jī)器人坐捺乘2、關(guān)節(jié)變量機(jī)耀人塑建u.的坐標(biāo)系主姿有二種：在機(jī)睹人底功學(xué)山程中，所涉及的舂機(jī)曄唯標(biāo)粟歎有兩類，-裘足機(jī)器人桿件的幾何舞桿旌標(biāo)靠&,另-洪是關(guān)節(jié)的運(yùn)対參數(shù)手部樂標(biāo)嘉Dttftn何截?cái)?shù)在半改機(jī)薔人的機(jī)枸中.關(guān)機(jī)魯和手郵桿件聊-耳余機(jī)器人的桿件飾是通:丈兩端的攔書與其啊桿件連帳起來苗.拾定任-r機(jī)希人的潔萄桿懺i如區(qū)卜芒所示在福述該桿件時(shí).歪用別酉牛幾何彷數(shù)：1桿件世度：i；機(jī)JftAfTWffi皓擊節(jié)鈾線之間的廂離I益垂堂氏產(chǎn):24tfra

15、ftai:機(jī)器人桿忤兩皓芷齊軸變之目的夾丸沿臥重縷方向若下去J*專關(guān)節(jié)運(yùn)就乖數(shù)當(dāng)桿禪1-丄和桿件:Lii訂關(guān)芬1違按起來之后.如圖卜密所示省函亍軒忡擊戢時(shí).它1之嗎的岔和關(guān)系可鳳通訶提節(jié)i的兩亍苗右帝敦來迸行1S述:1關(guān)TTldi：機(jī)鵲人招連兩中開杵的卡：度在矢書営鯊丄的羽翦（仝垂弐長(zhǎng)度；:2矢15B5?*0,機(jī)器ATBS兩嚇桿件的憶彥在芟t袖注上的夾餡iFlIIJ13.氏解相鄰桿件的位姿矩陣郴衆(zhòng)桿庫的檢邁矩陣就是兩個(gè)H1鄰何件坐標(biāo)垂之可的齊次坐標(biāo)空換距陣，它占達(dá)了兩牛桿件才間的儻置耳姿態(tài)關(guān)系吊計(jì)嚇龍卄譯量插耳曼托辭悅X畑,*S4te也甩：itrB-Ri-iz.冊(cè)F燔山舸腳岸.夷IitfTwi

16、irtCij.fl.OK-:;-pirf?*0,：1如屮匪氏Q.科此-WM-艮則%厲LDik,軸屮樣油龍揭虬=曲1叩1叩二cm叫-iinff.4.建立運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求解出濟(jì)有相鄒桿件的社卷矩陣H訃“!(_朗后jy機(jī)器人手擁的荷.姿矩哄咅牛關(guān)節(jié)變楚wti=l.2.H之間裁有了晞逹的兩數(shù)吳爲(wèi)齊機(jī)宅矗甲兇迄算原理，可殍嶺二虬“瞅?憶如杯=f輛心h2,it浚爾対?rùn)C(jī)囂人的返功方出它旌述機(jī)崙人于-那蒞機(jī)座出標(biāo)中州社和蚩態(tài)勺郴禍人所有關(guān)節(jié)變耳之問的數(shù)學(xué)關(guān)乘,X.bJim已知三冃由度平面關(guān)節(jié)機(jī)話人陽圖3-煩(a)所示，設(shè)機(jī)器人桿件1.2,3的悵度為11.12.3便用第-種卑態(tài)護(hù)陣雀讓機(jī)器代的運(yùn)囪學(xué)方較水平向右為垂

17、位0000000000000000000000000000000運(yùn)動(dòng)學(xué)方程構(gòu)建過程:1.建立坐標(biāo)系2列出參數(shù)和關(guān)書變量寫出相鄒桿件的位姿矩陣建立運(yùn)動(dòng)學(xué)方程桿件編號(hào)i-1j-i&!關(guān)節(jié)變m00nii創(chuàng)n叭n10ii%20ii3bn%也廠00匚0（日1+鬼+眄-珥睨%004.建立話動(dòng)學(xué)方程將相鄰桿件依次相乘0辛幷+陀4-4匚日1230厶昭+耶堪4-1001sinl.-fl,+鳳J=sin十02,1得到機(jī)器人手部相對(duì)于基座的位置和姿態(tài)信息位置:Pg=姿態(tài)？-1230機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的解：J玖123-s6120：優(yōu)十l2C0l2十占住檸123葺礙&0*1占坊+hS12+上瀘血品%p=001000011

18、0001正解：百對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)苧問題的求解稱為運(yùn)動(dòng)學(xué)方稈的正解.若機(jī)器人結(jié)構(gòu)參數(shù)已知，則蚩給出機(jī)器人備個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)變雖時(shí)，就可確定機(jī)器人手部在機(jī)座坐標(biāo)系中所處的位置和姿態(tài)即可確定運(yùn)動(dòng)學(xué)方程中位姿拒陣忖站的幹元叢值逆解：針對(duì)機(jī)器人運(yùn)成乍逆問題的求解稱為運(yùn)動(dòng)嚇:方程的逆解.當(dāng)給出機(jī)器人手部在機(jī)座坐標(biāo)系中所處的位置和姿態(tài)時(shí)，即給定了運(yùn)動(dòng)苧方程中位姿距陣同礎(chǔ)的弭元素值-如何求出機(jī)器人弭個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)變量值.是求解機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的逝問題.也稱為間接位置求解a機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的正解是唯一的，但機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的逆解卻有無解、一解和多解三種情況。多解性：機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解具有劣解性（如圖所示）對(duì)于給定的位置與姿

19、態(tài)它具有兩俎解造成機(jī)器人運(yùn)幼學(xué)逆解具有箏解的原閔是由于解反三角函數(shù)方程產(chǎn)主的.對(duì)于-個(gè)貢實(shí)的機(jī)器人*只有-組解與實(shí)際惜況對(duì)應(yīng)，為此必須撇出判斷#兇選擇合適的解“通常釆用剔除留余解的方皚：（D根據(jù)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)空間來選擇合適的解R（2）選擇個(gè)垠接近的解-（3）根按避障姿求選擇繪適的解.（4）逐級(jí)劇除多余解可解性：能否求得機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的解析式是機(jī)器人的可解性問題B所有具有轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器人系綣在i個(gè)單-串聯(lián)鏈中共有E個(gè)自由度（或小于&個(gè)白由度）時(shí)是可解的.其通解是數(shù)墮解f不是懈析農(nóng)達(dá)式-是利用數(shù)值迭代原理求解得到的，其計(jì)翌雖比求解析解九得務(wù).機(jī)器人的雅可比矩陣：雅可比揭示了操作空間與關(guān)節(jié)空間的映

20、射關(guān)系。雅可比不僅表示操作空間與關(guān)節(jié)空間的速度映射關(guān)系，也表示二者之間力的傳遞關(guān)系，為確定機(jī)器人的靜態(tài)關(guān)節(jié)力矩以及不同坐標(biāo)系間速度、加速度和靜力的變換提供了便捷的方法。機(jī)器人稚可比的定乂創(chuàng).如圉所示為二自由度平面關(guān)節(jié)型機(jī)然人住口機(jī)器人），端點(diǎn)誼置兀住關(guān)節(jié)“冉的關(guān)泵為uPrbJ稱為前圖所示2R機(jī)器人的速度雅可比，它反映了關(guān)節(jié)空間微小運(yùn)動(dòng)de與手部作業(yè)空間微小位移dX的關(guān)系。實(shí)際操作運(yùn)算可得：dur磁5i&Y&Y曲1r=T叭-顯-it由上分折擴(kuò)展到“自由度機(jī)器人，蕪節(jié)變量可用廣丈關(guān)節(jié)變量4表示q二雖曲，屮”1當(dāng)關(guān)節(jié)為族轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)時(shí)qi二敢關(guān)節(jié)在空間的微小轉(zhuǎn)動(dòng)；2)當(dāng)關(guān)節(jié)為移動(dòng)關(guān)節(jié)時(shí)qi=Ji,dq-町

21、dg，dq町T反映了關(guān)節(jié)空間的薇小運(yùn)動(dòng)*機(jī)器人末端在礫作空間的位晝和方位可用末端手爪的位資X表示，它是關(guān)節(jié)變量的函數(shù)I咒二敘對(duì)，并且是一個(gè)丘細(xì)列矢量.dX-dX,dY,dZF梓，牛Y,呼F反映了機(jī)器人在操作空間的微小運(yùn)動(dòng)，它中機(jī)黑人齊謂徵小線位稱和微小笛位禪衢小族描夕打航反映了機(jī)器人手都坐標(biāo)系的微分運(yùn)動(dòng)與各關(guān)節(jié)微分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。dX=Ag)gJ(q)是總xn紳儲(chǔ)導(dǎo)數(shù)矩陣，稱為ri自由度機(jī)器人速度雅可比1.6.1機(jī)器人雅可比的定文J為機(jī)器人的雅可比矩陣.它反映了機(jī)器人于部坐標(biāo)系的微分運(yùn)動(dòng)與各關(guān)節(jié)微弁運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。稚可比審陣是機(jī)器人手部在空間的謔度七各亍關(guān)節(jié)速度之阿的線性變換關(guān)駄也可認(rèn)為是機(jī)器人關(guān)節(jié)速

22、度與手部速度之問的傳動(dòng)比謔寶分析和醉力分折-3XIXjcrdYdT盯斶SZ邊s叭翅:込d徵3q.理甌.踐位移箱位移根按虛悅常原蟬，機(jī)雄人處十平衝狀態(tài)的克吩嚙楚圣件是劉任豆符合幾值的克怖虛艮移有W=0并注電到虛位移Eq和蠱X之間符合桿件的ri何藥蟲笫件Word文檔Word文檔1.6.2機(jī)議人連度分桁利用機(jī)器人謹(jǐn)度雅可比可對(duì)機(jī)器人進(jìn)行謹(jǐn)度分析，對(duì)雅可比左右除以毗盛cLy=Ji.q為機(jī)器人末端在操柞空間中的廣文連度：b為機(jī)眾人關(guān)節(jié)在關(guān)節(jié)空間中的蕪節(jié)速度:J(q)沖確罡關(guān)節(jié)空間理度與操作空間速度Y之間關(guān)系的雅可比矩陣廈2口機(jī)黠人為例J(q)昱2x2矩陣。令兒人分別為所示雅可比的第列矢呈和篦2列先“則.

23、促由第一亍關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)引起的端點(diǎn)速度v=ji+J點(diǎn)僅由第二個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)幼引起的端點(diǎn)逮度尚的端點(diǎn)速匿為這囲個(gè)速度矢量的合成因此，機(jī)器人速度腿可比的毎一列表示其也關(guān)節(jié)平動(dòng)而菓一關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)主的端點(diǎn)遠(yuǎn)度匚I例如陽所示的二自由度機(jī)撼手，手部沿固定坐圻系兀軸正向tll.ilm/s的速度萼動(dòng),桿氏1訐1產(chǎn)0.5嘰設(shè)柱某8131=30,典=6爐.求相應(yīng)瞬時(shí)的關(guān)節(jié)遑度/=一屆對(duì)一鳥呦嗎兀肛?zé)跏?12Ac12J=4L2班12片!尹021-/,9-fsin90*4S-jj=rsinA+rcofiBH1、設(shè)定幣卡丿L坐標(biāo)系，確定變量Q：連桿1關(guān)節(jié)變雖關(guān)節(jié)1和尖節(jié)名相應(yīng)的力屯mp連桿1和連桿2的帀呈r連桿桿性s（丄、氏、y2r

24、連桿慣貯位直質(zhì)心位置團(tuán)關(guān)節(jié)中心的距禹2.機(jī)器人渤能及勢(shì)能rt?LgrL5LH6朋曲5111盒抓器人動(dòng)力腰方程1）關(guān)節(jié)1上的作用力.?cost)y2=?sin9Vj-x.十兒二廣十尸01）機(jī)器人連科期能和總動(dòng)能（質(zhì)顯叫叫，娃度v=叫才9+性F日+2叫ff9+密戰(zhàn)琨碣耳+rnr）黃節(jié)1肯轉(zhuǎn)就黃節(jié)，f為力護(hù)T*I,=(/|24w,r2)042閉二“G+geosB(叫斤+m.r)加破部分磁部分位移部分2）關(guān)節(jié)苗上的忙用力.曲艾節(jié).q2-r,f作用力Word文檔Word文檔Word文檔冬機(jī)器人妙力學(xué)方程-般形式T打1廠細(xì)十吟廣2十2m；rrDjje出!i2f；D|2|片D&的06（叭F+眄尸）2）1i3

25、=0;D!2l=0;D3=ffl3gsinG詵實(shí)際審數(shù)如T；l?iD.=10kj5.r=liE.r=l2m心境轅變代潘囲E-3血3J垠大速度日-lrads,r-lnzS大加謹(jǐn)便0-iradsi-ln.-s2計(jì)慕3種惰況下閑拒出的驅(qū)曲力：L手臂禪在最外端.在雄直和水平包置靜止試烝下手欝伸在最外端.以最丸速庚從丞直位置運(yùn)動(dòng)到水平杭置;手臂f曰托最外端.靜山，但以星戈:輕向加逋度啟勒垂宜和水半朗忡犠態(tài)t,-1-(mtr)+m,hgcost)-20*9+8cos0水平：0=t.r,=16kj-/j2iMi6=90kgFB1/jij=6勺惜況：手昏伸在竝外端.以最乂逸度從垂庖也置運(yùn)動(dòng)到水平位晉*T,=+

26、1?|；0；|9=196056+20T,=20-216kg77Z2/52科氏力有影矚*怛與重力比+影響較小對(duì)情況：手樣仲在眾外端*許止但以閑人輕向加這段底礎(chǔ)TOC o 1-5 h z垂宜和朮平丙種狀態(tài)】.t(=D亠q|0=196cord410q二30226kgm?/s2|重力負(fù)戦變化扱大，在垂直狀態(tài)是零.在水平時(shí)是最K(196)對(duì)機(jī)器人揑制影響很人+在實(shí)師中可采用平葡的方醫(yī)或前饋補(bǔ)償?shù)姆椒?也.關(guān)節(jié)空間：n個(gè)自由度操作臂的末端位姿X由n個(gè)關(guān)節(jié)變量所決定，這n個(gè)關(guān)節(jié)變量也叫做n維關(guān)節(jié)矢量q,所有關(guān)節(jié)矢量q構(gòu)成了關(guān)節(jié)空間操作空間：末端執(zhí)行器的作業(yè)是在直角坐標(biāo)空間中進(jìn)行的，即操作臂末端位姿X映射是在

27、直角坐標(biāo)空間中描述的。關(guān)節(jié)角度qi匕運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解手部位姿X速度雅可比V=X.hq)i/r手部謹(jǐn)度di關(guān)節(jié)迪度dq_-逆適琛就萬匚廠？力雅可比T=JtF.關(guān)節(jié)力矩工逆力雅可比F=(y；r帆手部力F關(guān)節(jié)空間勃力學(xué)疥滋:遙游:祂閥:滋原象換作今間關(guān)節(jié)空間慣性跆/離心力、科氏矢雖孕操柞力矢*F=Mx(X+Ux(qrq)燦0關(guān)節(jié)力矩關(guān)節(jié)變雖速度/加迷度點(diǎn)位控制和連續(xù)控制：PTP(PointtoPoint)控制是指我們只關(guān)心目標(biāo)點(diǎn)，而不考虎兩點(diǎn)(A-B)之間的運(yùn)動(dòng)路從.PTP控制比較簡(jiǎn)單，-般只用丁簡(jiǎn)單的搬運(yùn)送料等作業(yè).在機(jī)器人中屬低級(jí)控制水平CP(ContinuousPath)控制,是指連續(xù)路鏡控制，即我

28、們不僅關(guān)心機(jī)器人到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的精度，而11必須尿證機(jī)器人能沿所希型的軌跡在一宦稱度范鬧內(nèi)跟蹤活動(dòng)。井時(shí)控制先舊軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)瓦g再讓Y軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)想要得到直線軌述N越大越妤，即厶xAy小越好.直理論上，不能得到真正的直線執(zhí)跡。同時(shí)控制如果控制機(jī)器人的兩個(gè)柚的驅(qū)動(dòng)電機(jī).同時(shí)按某種規(guī)律完成孔和兀距離，則它們的舍成軌跡就是我們所希望的直線仝_廠P嚴(yán)片-兀同時(shí)控制%分時(shí)控制2）示教與再現(xiàn)T/P,j式肉基本控剖恩整示找一曲現(xiàn)（Teachin-Playback,T/P）方式I業(yè)機(jī)器扎啊耗本抨制思相如凰小敢時(shí).操作者通過示教盒編耳運(yùn)勁指令.即用戶匸作程序.煞后rti卄算機(jī)按照這些帝令査找它和應(yīng)隣功能代碼井存炭到

29、個(gè)揺定前入數(shù)數(shù)據(jù)盤九-這個(gè)過程稱之為示教編程包姑軌跡數(shù)摞柞業(yè)條件順療導(dǎo)丿。出川時(shí)機(jī)番人的譏算機(jī)控制系統(tǒng)冃威遂條取出示教命卷與其他有夬數(shù)熱進(jìn)rr解讀、計(jì)算.做出利團(tuán)后，將相應(yīng)信號(hào)送制相應(yīng)的關(guān)節(jié)何服系統(tǒng)或端口，使機(jī)器人丙現(xiàn)小教過的勸件”這個(gè)過程稱之為“鬥期締譯”:因此，打?方式工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)軟件控剛系統(tǒng)是以“示教編程”土碎自幼翻譯”為核心的1-3.運(yùn)動(dòng)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的規(guī)創(chuàng)是分層次的，先從高股的任務(wù)規(guī)劃，動(dòng)作轂劃再到爭(zhēng)部的軌跡規(guī)劃和關(guān)節(jié)軌跡規(guī)劃，最荷才是底層控制。任務(wù)規(guī)劃和動(dòng)作規(guī)劃任鉛規(guī)創(chuàng)和功柞規(guī)劃屬于機(jī)黠人屁級(jí)規(guī)劃的范時(shí)，一般依賴人來禿成.機(jī)黠人首先把任務(wù)分解為一系列子任務(wù)這一層次的規(guī)劃稱為任務(wù)規(guī)劃.然后再將-t子任務(wù)分轉(zhuǎn)為一系列動(dòng)作*這一層次的規(guī)劃稱為動(dòng)作規(guī)劃阿如|i!S血柏b吧趣3*1MJL建1t相牢曲軌I-士忌吻臨孚他審|-阿證竄也啟與孤，碼訂I機(jī)器人倒水的層次規(guī)劃映舊2.1軌跡規(guī)劃1）路徑規(guī)劃和軌跡規(guī)劃丄業(yè)機(jī)器人通常具有軌跡規(guī)劃和底層的控制功能，操作員只輸入機(jī)械于術(shù)端的H標(biāo)位帰和方位，以及運(yùn)功到H標(biāo)點(diǎn)的時(shí)間（或速匿），機(jī)器人控制器便可確定岀達(dá)到冃標(biāo)的關(guān)節(jié)軌跡。軌跡是指機(jī)器人衣運(yùn)動(dòng)過程中隨時(shí)間變換的位置、速度和加速度，它與路栓不同，路徑是指牢間的|川線它小包含時(shí)間的概念。軌跡規(guī)劃的一般方法運(yùn)功學(xué)映射領(lǐng)直唾亙_罷苗亙區(qū)m關(guān)予空面運(yùn)頁矛瓦T-萸至樓食軌跡規(guī)劃的基本考慮