机器人运动学与动力学入门(序)简介

该系列参考了CMU HowieChoset教授的授课视频,有兴趣的童鞋油管上自行观看。

机器人动力学与运动学入门(零)简介

机器人分很多种,这里主要讨论串联机械臂的运动学与动力学。

机器人运动学(kinematics)主要研究机器人的运动情况,通俗来讲就是研究机器人各个关节的位置对机械臂末端执行器(end-effector)位置带来的影响。

机器人动力学(dynamics)则主要研究机器人动力情况,即为了使我的机械臂末端执行器以一定的速度或者加速度运动,需要各个关节以什么样的速度运动以及输出多大的力或力矩。大家可以暂时简单理解为运动学研究位置,动力学研究速度与力。

该系列会分为六个章节:

  1. 矩阵转换
    主要讲矩阵的旋转变换(rotation)、平移变换(translation)以及把旋转矩阵和平移矩阵结合起来以方便计算和表达的齐次矩阵(homogeneous representation )(我也不知道这样翻译对不对)

  2. 正运动学——位置
    这一节主要讲已知各个关节变量的值,如何求得末端执行器的位置。本节会花很大篇幅介绍一个求解正运动学的标准方法——Denavit Hartenberg法,简称DH法。

  3. 逆运动学——位置
    这一节讲如何根据给定的末端执行器的位置得到各个关节变量的值。结尾处简单介绍一下运动学解耦法(kinematics decoupling)以及数值计算法(numerical method)

  4. 正运动学——速度
    这一节讲如何根据给定的关节速度得到末端执行器的速度,同时引出雅各布矩阵的概念(Jacobian matrix)。最后介绍机器人运动学里面的奇异点(singularities)

  5. 逆运动学——速度
    与上一节对应,本节讲解如何从给定的末端执行器速度求得输入关节变量的速度。

  6. 静力学与动力学

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