机器人位置运动学课件

第二章 机器人位置运动学（1）n2.1 引言n2.2 机器人机构n2.3 机器人运动学的矩阵表示n2.4 齐次变换矩阵n2.5 变换的表示n2.6 变换矩阵的逆n2.7 机器人的正逆运动学第二章 机器人位置运动学（1）2.1 引言1第二章 机器人位置运动学（2）n2.8 机器人正运动学方程的D-H表示法n2.9 机器人的逆运动学解n2.10 机器人的逆运动学编程n2.11 小结第二章 机器人位置运动学（2）2.8 机器人正运动学方程的D22.2 机器人机构n2.2.1 机器人机构的特点n2.2.2 机构具有确定姿态的条件n2.2.3 机器人开环机构的缺点n2.2.4 解决开环机构的缺点的办法 返回返回2.2 机器人机构2.2.1 机器人机构的特点返回3机器人机构的特点n多个自由度多个自由度n三维三维n开环链式开环链式机构返回返回机器人机构的特点返回4机构具有确定姿态的条件返回返回机构具有确定姿态的条件返回5开环机器人的缺陷返回返回开环机器人的缺陷返回62.3 机器人运动学的矩阵表示n2.3.1空间点的表示n2.3.2空间向量的表示n2.3.3坐标系在固定参考坐标系原点的表示n2.3.4坐标系在固定参考坐标系中的表示n2.3.5刚体的表示返回返回2.3 机器人运动学的矩阵表示2.3.1空间点的表示返回7夹手方向三个单位矢量的规定n夹手进入物体的方向上，称为接近矢量a。n从一个指尖指向另一个指尖，处于规定夹手方向上，称为方向矢量o。n法线矢量n，n=oa。返回返回夹手方向三个单位矢量的规定夹手进入物体的方向上，称为接近矢量8练习（例2.2）n右图中F坐标系位于参考坐标系的3，5，7的位置。n轴与x轴平行，o轴相对于y轴角度45，a轴相对于z轴角度45 ，(1)F坐标系该怎样坐标系该怎样表示？表示？(2)当n轴/x轴，o轴/y轴，a轴/z轴，F=?返回返回练习（例2.2）右图中F坐标系位于参考坐标系的3，5，7的位9刚体的表示返回返回刚体的表示返回10变换的表示n2.5.1 纯平移变换的表示n2.5.2 绕轴旋转变换的表示n2.5.3 复合变换的表示n2.5.4 相对于旋转坐标系的变换返回返回变换的表示2.5.1 纯平移变换的表示返回11绕轴纯旋转变换绕轴纯旋转变换12例2.5变换的图示返回返回例2.5变换的图示返回13例2.6变换过程的图示例2.6变换过程的图示14例2.7变换过程的图示返回返回例2.7变换过程的图示返回15例2.8变换过程的图示返回返回例2.8变换过程的图示返回16变换矩阵的逆图例返回返回变换矩阵的逆图例返回17机器人的正逆运动学n机器人的正逆运动学求解的问题n位置的正逆运动学方程n姿态的正逆运动学方程n位姿的正逆运动学方程返回返回机器人的正逆运动学机器人的正逆运动学求解的问题返回18机器人正逆运动学求解的问题返回返回机器人正逆运动学求解的问题返回19位置的正逆运动学方程n直角坐标n圆柱坐标n球坐标n链式坐标返回返回位置的正逆运动学方程直角坐标返回20直角坐标返回返回直角坐标返回21圆柱坐标返回返回圆柱坐标返回22球坐标返回返回球坐标返回23链式坐标返回返回链式坐标返回24姿态的正逆运动学方程n滚动、俯仰、偏航（RPY旋转）n欧拉角n链式关节返回返回姿态的正逆运动学方程滚动、俯仰、偏航（RPY旋转）返回25滚动、俯仰、偏航（RPY旋转）n滚动nz轴旋转a角n俯仰ny轴旋转o角n偏航nx轴旋转n角滚动、俯仰、偏航（RPY旋转）滚动26RPY旋转返回返回RPY旋转返回27例2.17例2.1728欧拉角返回返回欧拉角返回29位姿的正逆运动学方程n直角坐标n圆柱坐标n球坐标nRPY旋转n欧拉角返回返回位置的正逆运动学方程姿态的正逆运动学方程位姿的正逆运动学方程直角坐标RPY旋转返回位置的正逆运动学方302.8 机器人正运动学方程的D-H表示法n2.8.1 连杆描述n2.8.2 连杆连接的描述n2.8.3 连杆坐标系n2.8.4 连杆的变换方程n2.8.5 驱动空间、关节空间、笛卡儿空间n2.8.6 典型机器人的运动学问题返回返回2.8 机器人正运动学方程的D-H表示法2.8.1 连杆描述31连杆描述（1）连杆描述（1）32连杆描述（2）连杆描述（2）33例2.19返回返回例2.19返回34连杆连接的描述连杆连接的描述35例2.20返回返回例2.20返回36连杆坐标系连杆坐标系37例2.21例2.2138例2.21例2.2139例2.22例2.2240例2.22例2.2241例2.22返回返回例2.22返回42例2.23返回返回例2.23返回43练习返回返回练习返回442.8.4 连杆的变换方程2.8.4 连杆的变换方程45例2.24例2.2446例2.24返回返回例2.24返回47PUMA机器人（1）返回返回PUMA机器人（1）返回48PUMA机器人（2）返回返回PUMA机器人（2）返回49PUMA机器人（3）返回返回PUMA机器人（3）返回50精品课件精品课件！精品课件！51精品课件精品课件！精品课件！522.11 小结n1.矩阵表示点、向量、坐标系及变换方法n2.特定类型机器人的正逆运动学方程（直角坐标、圆柱坐标、球坐标）、RPY姿态角及欧拉角n3.D-H法推导出的机器人的正逆运动学返回返回如何描述多自由度机器人在空间的运动？2.11 小结1.矩阵表示点、向量、坐标系及变换方法返回如53