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1、1n力雅可比 机器人与外界环境相互作用时,接触的地方产生的力f f和力矩n n,统称为末端广义力(操作力)矢量,记为: 在静止状态下,广义操作力矢量F与各个关节的驱动力或力矩相平衡。n个关节的驱动力或力矩组成n维矢量(关节力矢量):2 令各关节的虚位移 ,末端执行器相应的虚位移则关节力所作虚功:末端执行器所作虚功:由虚功原理: 称为操作臂的雅可比,它表示在静态平衡状态下,操作力向关节力映射的线性关系。3可以看出操作臂的力雅可比 为运动雅可比 的转置,因此静力传递关系与速度传递关系紧密相关。 n为关节数量;m为操作空间的维数。对给定的q,J(q)的值域空间R(J(q)代表运动所能够产生的全部操作
2、速度的集合。4当J(q)退化时,操作臂处于奇异行位J(q)的零空间N(J(q)表示不产生操作速度的关节速度的集合。如果零空间N(J(q)不止含有0,则对于给定的操作速度,关节速度的反解有无限多。 速度映射是从n维关节空间向m维操作空间的映射。5 静力映射是从m维操作空间向n维关节空间的映射。静力映射的零空间N(JT(q)表示不需要任何关节驱动力或力矩而能承受的所有操作力的集合,末端操作力完全由机构本身承受。而值域空间R(JT(q)表示操作力能平衡的所有关节力的集合。6速度映射的零空间N(J (q)是静力映射的值域空间R(JT(q)在n维关节空间的正交补,反之亦然。其物理意义是在不产生操作速度的这些关节速度方向上,关节力矩不能被操作力所平衡。在m维操作空间中存在相似的对偶关系。7利用瞬时运动和静力的对偶关系,可以从瞬时运动关系推导出相应的静力关系。8n奇异性操作臂的雅可比依赖行位q,关节空间的奇异行位q定义为操作臂6n的雅可比J(q)的秩不是满秩的这些关节矢量q,即满足:相应的操作空间中的点x=x(q)为工作空间的奇异点,在奇异点处,操作臂丧失一个或多个操作自由度。机器人的奇异形位主要分为两类:(1)边界奇异形位(2)内部奇异形位910