工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用PPT課件

1、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用主講人：顧老師edubot_www.irobot- 第01章 工業(yè)機(jī)器人概述 第02章 工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識 第03章 操作機(jī) 第04章 控制器 第05章 示教器 第06章 輔助系統(tǒng) 第07章 基本操作與基礎(chǔ)編程 第08章 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用 第09章 離線編程應(yīng)用 第10章 工業(yè)機(jī)器人新時代第2章 工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識（10）第13課時：2.4.3 運(yùn)動學(xué)2.4.4 動力學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握運(yùn)動學(xué)方程了解動力學(xué)問題網(wǎng)址：www.irobot-郵箱：edubot_工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用第2章：工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識網(wǎng)址：www.irobot-郵箱：edubot_課時工業(yè)機(jī)器人技

2、術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用第2章：工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識2.4運(yùn)動原理2.4.3運(yùn)動學(xué)運(yùn)動學(xué)正問題13 對一給定的機(jī)器人操作機(jī)，已知各關(guān)節(jié)角矢量，求末端執(zhí)行器相對于參考坐標(biāo)系的位姿，稱為正向運(yùn)動學(xué)（運(yùn)動學(xué)正解）。運(yùn)動到哪里？網(wǎng)址：www.irobot-郵箱：edubot_課時工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用第2章：工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識2.4運(yùn)動原理2.4.3運(yùn)動學(xué)13 對一給定的機(jī)器人操作機(jī)，已知末端執(zhí)行器在參考坐標(biāo)系中的初始位姿和目標(biāo)（期望）位姿，求末端執(zhí)行器從初始位姿運(yùn)動到目標(biāo)位姿的過程中各關(guān)節(jié)角矢量，稱為逆向運(yùn)動學(xué)（運(yùn)動學(xué)逆解）。怎么從A位置運(yùn)動到B位置？運(yùn)動學(xué)逆問題A位置B位置網(wǎng)址：www.irobot-郵箱

3、：edubot_課時工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用第2章：工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識2.4運(yùn)動原理2.4.3運(yùn)動學(xué)D-H模型13 D-H模型：將機(jī)器人基座記為連桿0，第一個可動連桿記為連桿1，依此類推，最末端的連桿記為連桿n；將連桿i-1與連桿i之間的關(guān)節(jié)記為關(guān)節(jié)i（i=1，2，n）；將基座的坐標(biāo)系設(shè)為參考坐標(biāo)系x0，y0，z0，連桿1的坐標(biāo)系為x1，y1，z1，依此類推，末端連桿n的坐標(biāo)系為xn，yn，zn。關(guān)節(jié)i-1關(guān)節(jié)i關(guān)節(jié)i+1連桿i-1連桿ioixiyizioi-1xi-1zi-1yi-1網(wǎng)址：www.irobot-郵箱：edubot_課時工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用第2章：工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識2.

4、4運(yùn)動原理2.4.3運(yùn)動學(xué)D-H參數(shù)13關(guān)節(jié)i-1關(guān)節(jié)i關(guān)節(jié)i+1連桿i-1連桿iai-1aidioixiyizioi-1xi-1zi-1yi-1ii連桿長度ai：關(guān)節(jié)i軸線與關(guān)節(jié)i+1軸線之間的最短距離，即zi-1軸與zi軸的公垂線長度。連桿扭角i：關(guān)節(jié)i軸線與關(guān)節(jié)i+1軸線的空間夾角，即zi-1軸與zi軸之間的夾角。連桿偏距di：兩相鄰公垂線之間的相對位置，即公垂線ai-1與ai在zi-1軸方向上的偏移距離。關(guān)節(jié)角i：兩相鄰公垂線之間的空間夾角，即公垂線ai-1與ai之間的夾角。網(wǎng)址：www.irobot-郵箱：edubot_課時工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用第2章：工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識2.4運(yùn)

5、動原理2.4.3運(yùn)動學(xué)13關(guān)節(jié)i-1關(guān)節(jié)i關(guān)節(jié)i+1連桿i-1連桿iaidioixiyizioi-1xi-1zi-1yi-1ii 坐標(biāo)系xi-1，yi-1，zi-1移動到下一個坐標(biāo)系xi，yi，zi的標(biāo)準(zhǔn)步驟： 繞zi-1軸旋轉(zhuǎn)i角，使xi-1軸與xi軸共面且平行。 沿zi-1軸平移距離di，使xi-1軸與xi軸共線。 沿xi-1軸平移距離ai，使xi-1軸與xi軸原點(diǎn)重合。 將zi-1軸繞xi軸旋轉(zhuǎn)i角，使zi-1軸與zi軸共線。正運(yùn)動學(xué)方程網(wǎng)址：www.irobot-郵箱：edubot_課時工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用第2章：工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識2.4運(yùn)動原理2.4.3運(yùn)動學(xué)13i-1Ti =

6、Rot(zi-1,i)Trans(0,0,di)Trans(ai,0,0)Rot(xi,i)=ci0sisisicisicici-sicicici0001aiciaisidi關(guān)節(jié)i與關(guān)節(jié)i+1之間的變換矩陣可表示為：機(jī)器人的基座與末端執(zhí)行器之間的總變換為：RTH = RT1 1T2 n-1Tn =A1 A2 An正運(yùn)動學(xué)方程*）（正運(yùn)動學(xué)方程網(wǎng)址：www.irobot-郵箱：edubot_課時工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用第2章：工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識2.4運(yùn)動原理2.4.3運(yùn)動學(xué)13= RTH =nxnynzoxoyozaxayaz0001pxpypzRT1 1T2 n-1Tn =A1 A2 An根

7、據(jù)式 兩端矩陣元素對應(yīng)相等，可求出相應(yīng)的運(yùn)動參數(shù)。即：*）（以上求解過程就是運(yùn)動學(xué)求逆解運(yùn)動學(xué)求逆解RTH = RT1 1T2 n-1Tn =A1 A2 An*）（更多免費(fèi)資源網(wǎng)址：www.irobot-郵箱：edubot_課時工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用第2章：工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識2.4運(yùn)動原理2.4.4動力學(xué)動力學(xué)問題13動力學(xué)正問題動力學(xué)逆問題對一給定的機(jī)器人操作機(jī)，已知各關(guān)節(jié)的作用力或力矩，求各關(guān)節(jié)的位移、速度和加速度，求得機(jī)器人手腕的運(yùn)動軌跡。對一給定的機(jī)器人操作機(jī)，已知機(jī)器人手腕的運(yùn)動軌跡，即各關(guān)節(jié)的位移、速度和加速度，求各關(guān)節(jié)所需要的驅(qū)動力或力矩。拉格朗日法牛頓-歐拉法網(wǎng)址：www.

8、irobot-郵箱：edubot_課時工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用第2章：工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識13本章小結(jié)小結(jié)l 第一代工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)主要由操作機(jī)、控制器和示教器三個部分組成。l 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動軸按其功能可劃分為機(jī)器人軸、基座軸和工裝軸。其中機(jī)器人軸屬于本體軸，基座軸和工裝軸屬于外部軸。l 工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中常用的坐標(biāo)系有：關(guān)節(jié)坐標(biāo)系、大地坐標(biāo)系、基坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系。l 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的性能一般用自由度、額定負(fù)載、工作空間、最大工作速度、工作精度等技術(shù)參數(shù)來表征的。l 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)可以看成一個開鏈?zhǔn)蕉噙B桿機(jī)構(gòu)，在操作機(jī)器人時，其末端執(zhí)行器必須處于要求的位姿，而這些位姿是由機(jī)器人若干關(guān)節(jié)的運(yùn)動所合成的。機(jī)器人運(yùn)動學(xué)解決的是機(jī)器人各關(guān)節(jié)變量空間和末端執(zhí)行器位姿之間的關(guān)系。網(wǎng)址：www.irobot-郵箱：edubot_課時工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用第2章：工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識13思考練習(xí)l 第一代工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)由哪幾部分組成？ l 工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動軸分為幾種？l 工業(yè)機(jī)器人常用坐標(biāo)系有哪幾種？每個坐標(biāo)系的含義是什么？