机器人学导论

**

机器人学导论第一章

**

机器人位姿 = 位置 + 姿态（朝向）
操纵臂正运动学：
运动学研究物体的运动而不考虑引起这种运动的力。
几乎所有操纵臂都是由刚性连杆组成的，连杆通过关节连接（joint)。关节处通常有位置传感器来测量相邻杆件的相对位置。如果是转动关节，则这个位移称为关节角；对于平滑移动的关节，则称为关节偏距。
操作臂的自由度数目是指具有独立位置变量的数目，这些变量确定了所有部件的位置。
关节数目等于自由度数目。
末端执行器安装在操作臂的自由端。通常用附着于末端执行器上的工具坐标系描述操作臂的位置，与工具坐标系对应的是固定操作臂基座的基坐标系。

正运动学的问题是，给定一组关节角从而计算出工具坐标系相对于基坐标系的位置和姿态。这个过程称为从关节空间描述到笛卡尔空间的描述。

   *相交于原点的三条不共面的数轴构成空间的放射坐标系。三条数轴上度量单位相等的放射坐标系被称为空间笛卡尔坐标系。*

操作臂逆运动学：
逆运动学的问题是：给定末端执行器的位置和姿态，计算所有可达到该位置和姿态的关节角。

雅可比矩阵定义了从关节空间速度向笛卡尔空间速度的映射。在奇异点雅可比矩阵是不可逆的。
（奇异点举例：二战飞机的机枪）

动力学（研究产生运动所需要的力）
轨迹生成:一条轨迹的描述不仅需要确定期望目标、而且还需要确定一些中间点或路径点，操作臂必须通过这条路径到达目标。有时用术语样条函数来表示通过一系列路径点的连续函数。

设计位置控制系统首先需要考虑的是，自动补偿系统参数引起的误差，以及抑制引起系统偏离期望轨迹的扰动。

矢量只有在同一个坐标系下才可以相加。具体要求见机器人学导论Page 15。