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1、机器人技术 机器人概要及运动学分析1机器人v机器人定义机器人定义 机器人是一种自动化的机器，这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。v机械手定义机械手定义 一种模拟人手操作的自动机械，它可按固定程序抓取、搬运物件或操持工具完成某些特定操作。2机器人系统基本结构v一般由四个部分组成：机械手、环境、任务和控制器 3机器人学研究领域v机器人运动学v机器人动力学v机器人位置和力控制v机器人传感器技术v机器人轨迹（路径）规划v机器人程序设计4机器人运动学v定义 运动学运动学研究旨在解决机器人的手臂转向何方(动力学则为了解决移动
2、的速度和力)。机器人运动学可分两类：正运动学分析和逆运动学分析。 正运动学正运动学的问题是机器人运用它对自身的了解(关节角度和手臂长度)来判断自己在三维空间中到底身处何方。 逆运动学逆运动学正好相反，它解决机器人如何移动才能达到合适的姿势(改变关节位置)这一问题 。v意义 是研究机器人动力学和控制的重要基础，它涉及到机器人运动方程的表示、求解及雅克比矩阵的分析与计算等。5机器人运动学分析的步骤v建立D-H坐标系v确定各连杆的D-H参数和关节变量v分别求出两连杆间的位姿矩阵v求机器人运动方程，进行机器人运动学分析6机器人正运动学分析 机器人正运动学机器人正运动学：在给定组成运动副的相邻连杆的相对
3、位置情况下，确定机器人末端执行器(安装于机器人末端的夹持器或工具)的位形7确定D-H参数和关节变量8求出两连杆间的位姿矩阵9机器人运动学方程机器人运动学方程 T6=A1A2A3A4A5A6 T6：表示机器人末端连杆坐标系相对于基坐标系的位姿 A1：表示杆1相对于基座的位置 A2：表示杆2相对于杆1的位置 A3、A4、A5、A6以此类推v T6 由此，我们可以求出T6的12个参数，即可求得该型机器人的正运动学方程10根据运动学方程，可得一下参数： 在该方程中，唯一不确定的参数就是在该方程中，唯一不确定的参数就是，改变，改变的值就的值就可以改变机器人的位置和姿态，使之运动到期望的位置。可以改变机器
4、人的位置和姿态，使之运动到期望的位置。11机器人逆运动学分析v定义定义 机器人运动学逆解问题是指在给定机器人末端执行器(或夹持器)位姿的情况下，求解得到该位形的各关节转角，即给出T6，求出iv意义意义 是机器人运动控制算法设计及运动规划的基础，也是机器人速度、加速度、受力分析、误差分析、工作空间分析、动力分析和机器人综合等的基础12原理 T6=A1A2A3A4A5A6 =A (1)A (2)A (3)A (4)A (5)A (6) T6已知T6，要求i,这就是机器人逆运动学原理13通过该方程，可求得： 1=arctan py/px-arctan d2 / (px+py-d2)2=23-3 23
5、=arctan -(a3+a2c3)pz+(c1px+s1py)(a2s3-d4)/(-d4+a2s3)px+(c1px+s1py)(a2c3+a3)3=arctan a3/d4-arctan k/a3+d4-k k=(px+py+pz-a2-a3-d2-d4)/(2a2)4=arctan (-axs1+ayc1)/(-axc1c23-ays1c23+azs23)5=arctan s5/c56=arctan s6/c6 14v逆向运动学的解的特点多解性多解性 原因：由于解反三角函数函数方程产生的。对于一个真实的机器人，只有一组解与实际情况对应，有些解不能实现，为此必须做出判断，选择出其中最满意
6、的一组解，以满足机器人的工作要求。可解性可解性15参数确定原则参数确定原则 Z Z轴：轴：沿关节线的轴线 X X轴：轴：沿相邻两个坐标轴的公法线 ii（连杆扭角）（连杆扭角）：Zi和Zi-1两轴心线的夹角 aiai（连杆长度）：（连杆长度）：从i轴关节到i+1关节轴的公法线长度（Zi与Zi-1公法线长度） didi（两连杆距离）：（两连杆距离）：相邻两杆三轴心线的两条公法线的距离 ii（两杆夹角）：（两杆夹角）：Xi与Xi-1两坐标轴的夹角16返回17D-H坐标系 为了研究机器人各连杆之间的位移关系，Denavit和Hartenberg在1955年提出了一种通用的方法，这种方法在机器人的每个连杆上都固接一个坐标系，然后用一个 4 4的齐次变换矩阵描述相邻两连杆的空间关系，这样，通过依次变换，就可以推导出“工具坐标系”相对于“基础坐标系”的等价齐次变换矩阵，从而建立机器人的运动学方程。这就是我们通常所称的D-H参数方法。返回18部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
