通俗易懂的理解机器人运动学

一 机器人运动学

工业机器人的正向运动学是指已知各关节的类型、相邻关节之间的尺寸和相邻关节相对运动量的大小时，如何确定工业机器人末端操作器在固定坐标系中的位姿。
DH模型由来：1955年，Denavit和Hartenberg(迪纳维特和哈坦伯格)提出了这一方法，后成为表示机器人以及对机器人建模的标准方法，应用广泛。
**总体思想:**首先给每个关节指定坐标系，然后确定从一个关节到下一个关节进行变化的步骤，这体现在两个相邻参考坐标系之间的变化，将所有变化结合起来，就确定了末端关节与基座之间的总变化，从而建立运动学方程，进一步对其求解。

二 坐标系的确定

杆件与关节
操作机由一串用转动或平移（棱柱形）关节连接的刚体（杆件）组成。
每一对关节杆件构成一个自由度，因此N个自由度的操作机就有N对关节—杆件。
0号杆件（一般不把它当作机器人的一部分）固联在机座上，通常在这里建立一个固定参考坐标系，最后一个杆件与工具相连。
关节和杆件均由底座向外顺序排列，每个杆件最多和另外两个杆件相联，不构成闭环。

**机器人关节坐标系的建立：**对于每个杆件都可以在关节轴处建立一个正规的笛卡儿坐标系（xi, yi, zi），（i=1, 2, …, n），n是自由度数，再加上基座坐标系，一共有（n+1）个坐标系。
基座坐标系 ∑O0定义为0号坐标系（x0, y0, z0）,它也是机器人的惯性坐标系，0号坐标系在基座上的位置和方向可任选，但z0轴线必须与关节1的轴线重合，位置和方向可任选；
最后一个坐标