《机械手的运动ppt培训课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械手的运动ppt培训课件（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座问题一：已知杆件几何参 数和关节角矢量求机器 人末端相对于参考坐标 系的位置和姿态？问题二：给定机器人末端 相对于参考坐标系的期 望位置和姿态，机器人 能否使其末端达到这个 位姿？有几种形态？实际应用问题 1一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座机械手的运动 Movement of Robotics2.1 机械手运动的表示方法 2.2 手爪位置和关节变量的关系 2.3 雅可比矩阵 2.4 手爪力
2、和关节驱动力的关系 2.5 工业机器人动力学分析2一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 2.1 机械手运动的表示方法 2.1.1 机械手的结构关节3一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座2.1.2 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 2自由度机械手的连杆机构 机器人运动学（Kinematics）主要是对机器人相对 于参考坐标系的运动进行分析研究，而不考虑引起 这些运动力和力矩。机器人的运动学即是研
3、究机器 人手臂末端执行器位置和姿态与关节变量空间之间 的关系。4一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 关节变量手爪位置（正运动学） 手爪位置r;关节变量 有： 写为： 正运动学方程式2自由度机械手的连杆机构5一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 手爪位置关节变量（逆运动学）逆运动学方程式2自由度机械手的逆运动学6一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲
4、座 人们感兴趣的是操作机末端执行器相对于固定参考坐标 数的空间几何描述，也就是机器人的运动学问题 机器人的运动学即是研究机器人手臂末端执行器位置和 姿态与关节变量空间之间的关系7一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座2.2 手爪位置和关节变量的关系 2.2.1 手爪位置和姿态的表示方法 B 基坐标系 E 手爪坐标系 基坐标系B和手爪坐标系E8一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座BpER3x1:手爪坐标系 原点在基坐标中的 位置向量
5、 BRE R3x3:坐标变换 矩阵 9一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 2.2.2 姿态变换矩阵 同一点P在两个坐标系 中的坐标： 假定： 可写为： 10一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 BRA：姿态坐标变换阵 有如下性质： 11一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 2.2.3 齐次变换 两个坐标系中位姿关系： 齐次变换矩阵 12一年级语
6、文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 2.2.3 齐次变换 对二自由度机械手13一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座2.2.3 齐次变换 利用上式的步骤： 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 14一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座2.2.3 齐次变换 15一年
7、级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座2.2.3 齐次变换 16一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座2.2.3 齐次变换 17一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座练习：点p的位置为求2自由度机械手的连杆机构 18一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 位置的描述 对于直角
8、坐标系A,空间任一点P的位置可用 3*1的 列矢量表示。齐次坐标表示为：19一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 姿态的描述 n（normal）o（orientation）a（approach）分别为 手爪坐标系坐标轴的单位矢量.其中nx,ny,nz;ox,oy,oz 和ax,ay,az分别是单位矢量n o a在基坐标系B上的x,y 和z上的投影分量（即方向余弦）。R起到了将系三个坐标轴方向单位矢量转换为 系上的三个相互正交的单位矢量的作用。 称为坐标变换矩阵。20一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土
9、耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 位姿的描述通过在刚体上固连一个移动坐标系，将固连坐标系在空间 表示出来刚体的运动可看作是刚体随其上任一点的平动及刚体绕该 点的转动的合成 约束条件6个自由度21一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 齐次变换及运算 一、平移的齐次变换空间某一点A(x,y,z),移动到A(x,y,z)22一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 齐次变换及运算 二、旋转的齐次变
10、换空间某一点A(x,y,z),绕z轴旋转至A(x,y,z)23一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座齐次变换及运算 三、平移+旋转的齐次变换注意：不限定平移变换或旋转变换的次数或次序。相对固定坐标系进行变换则算子左乘相对动坐标系进行变换则算子右乘24一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座练习25一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 2.3 雅可比矩阵
11、 2.3.1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26一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 2.3 雅可比矩阵 2.3.1雅可比矩阵的定义 J：雅可比矩阵27一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 例：两自由度机械手的雅可比矩阵28一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座2.3.2 关节速度和手爪速度的几何学关系 29
12、一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 2.3.2 关节速度和手爪速度的几何学关系 30一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 2.4.1 虚功原理31一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 2.4.2 机械手静力学关系式的推导手爪的虚位移 关节的虚位移 手爪力关节驱动 力 32一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英
13、语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座机械手静力学关系式的推导过程如下:33一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座例34一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 Robotics运动2.5 工业机器人动力学分析 Lagrange方程 T:系统动能； qi:广义坐标；Qi:对应于广义坐标的广义力 当主动力为势力时，方程变为： L:Lagrange函数35一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语
14、语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 Robotics运动2.5 工业机器人动力学分析当主动力中有非势力时： Qj:为非势的广义力 当含有粘性阻尼时，方程变为：，：瑞利耗散函数 36一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 Robotics运动2.5 工业机器人动力学分析 例：图示为振动系统方程 1建立广义坐标 2动能 3势能 37一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 Robotics运动2.5 工业机器人动力学分析 2.5
15、.3 拉格郎日运动方程式 4耗散函数 5拉格朗日函数 6.拉格朗日方程38一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 Robotics运动2.5 工业机器人动力学分析 一、拉格郎日方程1.拉格郎日函数LLagrange函数机械系统的动能机械系统的动能39一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 Robotics运动2.5 工业机器人动力学分析 一、拉格郎日方程2.拉格郎日方程关节广义驱动力广义关节变量 40一年级语文下册课件美的回答二年级
16、音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 Robotics运动2.5 工业机器人动力学分析 一、拉格郎日方程3.用拉格郎日法建立机器人动力学方程的步骤1）选取坐标系；2）选定相应的关节上的广义力 ；3）求出机器人各构件的动能和势能，构造出拉格郎日函数；4）代人拉格郎日方程求得机器人系统的动力学方程。41一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 Robotics运动例求一自由度机械手的动力学方程 1.选取广义坐标系2.动能3.势能4.拉格朗日函数5. 拉格朗日方程 42一年级语文下册课件美的回答二年级音乐下册课件土耳其进行曲2013 届中考英语语法讲解复习课件城市绿化植树工程施工规范讲座 Robotics运动2.5 工业机器人动力学分析 惯性矩43一年级语文下册课件美的回
