东南大学：《机器人原理及应用（机器人学）》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 机械手的运动 Movement of Robotics

机械手的运动 Movement of robotics 2.1机械手运动的表示方法 2.2手爪位置和关节变量的关系 2.3雅可比矩阵 2.4手爪力和关节驱动力的关系 2.5机械手运动方程式的求解

机械手的运动 Movement of Robotics 2.1 机械手运动的表示方法 2.2 手爪位置和关节变量的关系 2.3 雅可比矩阵 2.4 手爪力和关节驱动力的关系 2.5 机械手运动方程式的求解

Robotics运动 2.1机械手运动的表示方法 2.1.1机械手的结构 基座 末端执行器 减速界关 传感器 P 连杆 驱动器 图2.1机械手的概念图

Robotics运动 2.1 机械手运动的表示方法 2.1.1 机械手的结构

Robotics运动 2.1机械手运动的表示方法 2.1.2机械手的机构和运动学 回转关节 棱柱关节 62 关节变量 手爪姿态 运动学 图2.22自由度机械手的连杆机构

Robotics运动 2.1 机械手运动的表示方法 2.1.2 机械手的机构和运动学 回转关节 棱柱关节 关节变量 手爪姿态 运动学

Robotics运动 2.1机械手运动的表示方法 2.1.2机械手的机构和运动学 手爪位置r;关节变量θ 6 有 x=l cos e+l, cos(0+62) y=Lsn61+L2Sm(61+2) 写为:r=f(6)运动学方程式

Robotics运动 2.1 机械手运动的表示方法 2.1.2 机械手的机构和运动学 手爪位置r;关节变量θ 有： 写为： 运动学方程式。       =       = 2 1 ,   θ y x r cos cos( ) = L1 1 + L2 1 + 2 x sin sin( ) = L1 1 + L2 1 + 2 y r = f (θ)

Robotics运动 2.1机械手运动的表示方法 2.1.2机械手的机构和运动学 正运动学与逆运动学 6=f(r) ,=x-C sIn 0,=tan x L,+L, cos B2 (x2+y2)+Z1+D2 a= cOS 2L1L2 图232自由度机械手的逆运动学

Robotics运动 2.1 机械手运动的表示方法 2.1.2 机械手的机构和运动学 正运动学与逆运动学 θ (r) −1 = f  2 =  − cos sin tan tan 1 2 2 1 1 2 2 1         +  −      = − −    L L L x y         − + + + = − 1 2 2 2 2 1 2 2 1 2 ( ) cos L L x y L L 

Robotics运动 2.1机械手运动的表示方法 2.1.3运动学、静力学、动力学的关系 手爪力F与 关节驱动力静态时 的关系:静力学 X 图2.4手爪力和关节驱动力

Robotics运动 2.1 机械手运动的表示方法 2.1.3 运动学、静力学、动力学的关系 手爪力F与 关节驱动力静态时 的关系：静力学

Robotics运动 2.1机械手运动的表示方法 2.1.3运动学、静力学、动力学的关系 驱动力矩与关节位置 关节速度、关节加 速度的关系动力学 61 图2.5与动力学有关的各量

Robotics运动 2.1 机械手运动的表示方法 2.1.3 运动学、静力学、动力学的关系 驱动力矩与关节位置 关节速度、关节加 速度的关系动力学

Robotics运动 2.1机械手运动的表示方法 2.1.3运动学、静力学、动力学的关系 :r运动学,( 动力学 静力学 图2.6运动学、静力学、动力学的关系

Robotics运动 2.1 机械手运动的表示方法 2.1.3 运动学、静力学、动力学的关系

Robotics运动 2.2手爪位置和关节变量的关系 2.2.1手爪位置和姿态的表示方法 2B基坐标系 ∑E手爪坐标系 BpE∈R3x1:手爪坐标系 原点在基坐标中的 R 位置向量 BRE∈R3×3:坐标变换 石 矩阵 B a/÷ B B 图27基准坐标系和手爪坐标系 y

Robotics运动 2.2 手爪位置和关节变量的关系 2.2.1 手爪位置和姿态的表示方法 ΣB 基坐标系 ΣE 手爪坐标系 BpE∈R3x1:手爪坐标系 原点在基坐标中的 位置向量 BRE ∈R3x3:坐标变换 矩阵  z B y B x B E B R = e , e , e

Robotics运动 2.2手爪位置和关节变量的关系 2.2.2姿态变换矩阵 同一点P在两个坐标系 中的坐标: An=A B 不 B B 假设: B ATA 0A,O9B个xX B ATA 图2.8两个坐标系和位置向量的分量 可写为: BABRA P R

Robotics运动 2.2 手爪位置和关节变量的关系 2.2.2 姿态变换矩阵 同一点P在两个坐标系 中的坐标： 假设： 可写为：         =         = y B x B B y A x A A p p p p p , p e p T A x A x B p = e p T A y A y B p = p R p A A B B =         = T y A T x A A B e e R