13、机器人正向运动学分析方法详解

机器人正向运动学分析方法详解

在机器人领域，正向运动学分析至关重要，其目标是建立关节变量 (q) 与机器人工作空间内任务变量 (X) 之间的解析关系，并求解该关系。以下将详细介绍几种常见的正向运动学分析方法。

1. 正向运动学分析方法概述

正向运动学分析主要有三种常见方法：闭环法、Denavit - Hartenberg 法和基于螺旋的方法。尽管这些方法在正向运动学解决方案的表述上有所不同，但最终都会得到统一的结果。在实际应用中，应根据机器人结构的复杂性和计算成本来选择合适的方法。

方法名称	描述	适用场景
闭环法	将关系用向量形式表示，通过解析几何和三角函数关系求解	简单运动结构的机器人，通常为平面机器人
Denavit - Hartenberg 法	使用齐次变换矩阵描述末端执行器的位置和方向	运动结构复杂或在三维空间运动的机器人
基于螺旋的方法	用六维螺旋数组重写闭环关系，利用螺旋代数求解	串行机器人的正向运动学问题

2. 闭环法

以 3R 机器人为例，该机器人有三个旋转关节，具有三个自由度。关