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1、第三讲机器人运动学和动力第三讲机器人运动学和动力学一学一现在学习的是第1页，共38页 讲座内容 位置姿态描述 齐次坐标及齐次变换 机器人连杆参数及D-H坐标变换 机器人运动学方程 微分运动学的概念 机器人动力学方程 现在学习的是第2页，共38页位置姿态描述位置姿态描述空间点的描述zAxAyAApoA现在学习的是第3页，共38页位置姿态描述位置姿态描述zAxAyAApBOoAoBzByBxB位置矢量位置矢量旋转矩阵旋转矩阵刚体位姿刚体位姿现在学习的是第4页，共38页坐标变换的概念坐标变换的概念坐标变换的概念坐标变换的概念zAxAyAApoAoBzByBxBBp坐标平移：坐标平移：坐标旋转：坐标旋
2、转：一般变换：一般变换：现在学习的是第5页，共38页齐次坐标及齐次变换齐次坐标及齐次变换齐次坐标：齐次坐标：齐次变换阵：齐次变换阵：现在学习的是第6页，共38页齐次坐标及齐次变换齐次坐标及齐次变换齐次变换：齐次变换：现在学习的是第7页，共38页齐次坐标及齐次变换n接近矢量（接近矢量（z轴）轴）o方向矢量（方向矢量（y轴）轴）a法向矢量（法向矢量（x轴）轴）机器人手爪坐标系机器人手爪坐标系现在学习的是第8页，共38页齐次坐标及齐次变换齐次坐标及齐次变换齐次坐标展开：齐次坐标展开：现在学习的是第9页，共38页齐次坐标及齐次变换齐次坐标及齐次变换齐次坐标变换阵的运算：齐次坐标变换阵的运算：现在学习的
3、是第10页，共38页齐次坐标及齐次变换齐次坐标及齐次变换齐次坐标变换阵的求逆运算：齐次坐标变换阵的求逆运算：现在学习的是第11页，共38页机器人坐标系及其变换机器人坐标系及其变换机器人坐标系及其变换机器人坐标系及其变换B基座坐标系基座坐标系S工作台坐标系工作台坐标系W腕坐标系腕坐标系T工具坐标系工具坐标系G目标坐标系目标坐标系空间尺寸链：空间尺寸链：现在学习的是第12页，共38页机器人连杆参数及机器人连杆参数及D-HD-H坐标变换坐标变换连杆的简化：连杆的简化：现在学习的是第13页，共38页机器人连杆参数及机器人连杆参数及D-HD-H坐标变换坐标变换转动关节连杆的参数：转动关节连杆的参数：现在
4、学习的是第14页，共38页机器人连杆参数及机器人连杆参数及D-HD-H坐标变换坐标变换移动关节连杆的参数：移动关节连杆的参数：连杆长度连杆长度ai：连杆扭角连杆扭角 i偏置偏置di：关节角关节角 i两个关节轴线i和i+1沿公垂线的距离两个轴线的夹角两个轴线的夹角沿关节沿关节i i轴线方向，两个公垂线之间的距离。轴线方向，两个公垂线之间的距离。垂直于关节轴线的平面内，两个公垂线投影的夹角。垂直于关节轴线的平面内，两个公垂线投影的夹角。本方法由本方法由DenavitDenavit 和和 HartenbergHartenberg于于19551955年年提出。提出。现在学习的是第15页，共38页机器人
5、连杆参数及机器人连杆参数及D-HD-H坐标变换坐标变换连杆坐标系的建立及连杆坐标系的建立及连杆坐标系的建立及连杆坐标系的建立及D-HD-H坐标变换坐标变换坐标变换坐标变换转动连杆坐标系的建立转动连杆坐标系的建立现在学习的是第16页，共38页机器人连杆参数及机器人连杆参数及D-HD-H坐标变换坐标变换连杆坐标系的建立及连杆坐标系的建立及连杆坐标系的建立及连杆坐标系的建立及D-HD-H坐标变换坐标变换坐标变换坐标变换现在学习的是第17页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程描述手部坐标系相对于固定参考系的位姿机器人运动学方程的一般形式机器人运动学方程的一般形式机器人运动学方程的一般形式机器人运
6、动学方程的一般形式建立连杆坐标系建立连杆坐标系现在学习的是第18页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程机器人运动学方程的应用机器人运动学方程的应用机器人运动学方程的应用机器人运动学方程的应用一、正向运动学一、正向运动学二、反向运动学二、反向运动学 建立机器人运动学方程，已知各关节变量时，求建立机器人运动学方程，已知各关节变量时，求取终端（手部）位姿。取终端（手部）位姿。已知终端（手部）位姿，求各关节变量。已知终端（手部）位姿，求各关节变量。现在学习的是第19页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程正向运动学实例一正向运动学实例一正向运动学实例一正向运动学实例一平面关节（平面关节（SC
7、ARA)机器人机器人SCARA SCARA 机器人连杆参数表机器人连杆参数表现在学习的是第20页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程正向运动学实例一正向运动学实例一正向运动学实例一正向运动学实例一平面关节（平面关节（SCARA)机器人机器人连杆连杆1:1:连杆连杆2:2:连杆连杆3:3:现在学习的是第21页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程正向运动学实例一正向运动学实例一正向运动学实例一正向运动学实例一平面关节（平面关节（SCARA)机器人机器人连杆连杆1:1:现在学习的是第22页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程正向运动学实例一正向运动学实例一正向运动学实例一正向运动学
8、实例一平面关节（平面关节（SCARA)机器人机器人连杆连杆2:2:现在学习的是第23页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程正向运动学实例一正向运动学实例一正向运动学实例一正向运动学实例一平面关节（平面关节（SCARA)机器人机器人连杆连杆3:3:现在学习的是第24页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程正向运动学实例一正向运动学实例一正向运动学实例一正向运动学实例一平面关节（平面关节（SCARA)机器人机器人运动学方程运动学方程:式中:现在学习的是第25页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程正向运动学实例一正向运动学实例一正向运动学实例一正向运动学实例一平面关节（平面关节（SC
9、ARA)机器人机器人手部姿态手部姿态:关节参数关节参数:现在学习的是第26页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二PUMA560六自由度机器人六自由度机器人PUMAPUMA机器人连杆参数表机器人连杆参数表现在学习的是第27页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二PUMA560六自由度机器人六自由度机器人连杆连杆1:1:现在学习的是第28页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二PUMA560六自
10、由度机器人六自由度机器人连杆连杆2:2:现在学习的是第29页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二PUMA560六自由度机器人六自由度机器人连杆连杆3:3:现在学习的是第30页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二PUMA560六自由度机器人六自由度机器人连杆连杆4:4:现在学习的是第31页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二PUMA560六自由度机器人六自由度机器人连杆连杆5:5:现在学习
11、的是第32页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二PUMA560六自由度机器人六自由度机器人连杆连杆6:6:现在学习的是第33页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二正向运动学实例二PUMA560六自由度机器人六自由度机器人运动学方程运动学方程:现在学习的是第34页，共38页机器人运动学方程机器人运动学方程式中:现在学习的是第35页，共38页结束结束第三讲（一）完！现在学习的是第36页，共38页坐标旋转坐标旋转ApzAxAyAoAzByBxB绕绕x轴旋转轴旋转：绕绕y轴旋转轴旋转：绕绕z轴旋转轴旋转：现在学习的是第37页，共38页坐标旋转坐标旋转ApzAxAyAoAzByBxB现在学习的是第38页，共38页