10、传统机器人动力学方法解析

传统机器人动力学方法解析

1. 引言

在机器人技术领域，运动规划和控制一直是研究的核心。传统机器人动力学方法旨在通过精确的数学模型和几何分析来实现多关节手臂的精确控制。本文将深入探讨这些传统方法，介绍其基本原理、挑战以及应用场景。通过对传统方法的剖析，我们可以更好地理解现代机器人技术的发展历程，并为未来的创新奠定基础。

2. 传统方法概述

在机器人学中，一个经典的任务是将多关节手臂的“手”发送到视觉目标，暂时忽略工作空间中可能存在的障碍物。传统方法首先基于手臂的具体几何细节编写明确的运动学方程：

[
K: \Theta \rightarrow X_{ws}
]

其中，( K ) 将关节角度 ( \Theta ) 映射到工作空间坐标 ( X_{ws} )，即手臂上一个或多个控制点的坐标。当相机插入系统时，还需要额外的方程来模拟由于相机成像特性引起的工作空间坐标的变换。通常，最有用的是指定手应该在哪里，并计算实现这一目标所需的关节角度。这涉及到求解运动学方程以生成逆运动学模型：

[
K^{-1}: X_{ws} \rightarrow \Theta
]

2.1 运动学方程的建立

为了建立运动学方程，我们需要了解以下几个关键步骤：

1. 确定几何参数 ：首先，需要确定多关节手臂的几何参数，如各关节的长度和角度范围。
2. 定义坐标系 ：为每个关节定义一个局部坐标系，并将其转换为全局坐标系。