機(jī)器人概論 第三章 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)課件

第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)

3.1機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的表示方法3.2手爪位置和關(guān)節(jié)變量的關(guān)系3.3雅可比矩陣3.4手爪力和關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系3.5機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方程式的求解機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.1機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的表示方法3.1.1機(jī)械手的結(jié)構(gòu)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.1機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的表示方法3.1.2機(jī)械手的機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)棱柱關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)變量手爪姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.1機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的表示方法3.1.2機(jī)械手的機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)手爪位置r;關(guān)節(jié)變量θ有：寫為：運(yùn)動(dòng)學(xué)方程式。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.1機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的表示方法3.1.2機(jī)械手的機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)

正運(yùn)動(dòng)學(xué)與逆運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.1機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的表示方法3.1.3運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的關(guān)系手爪力F與關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力靜態(tài)時(shí)的關(guān)系：靜力學(xué)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.1機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的表示方法3.1.3運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的關(guān)系驅(qū)動(dòng)力矩與關(guān)節(jié)位置關(guān)節(jié)速度、關(guān)節(jié)加速度的關(guān)系動(dòng)力學(xué)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.1機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的表示方法3.1.3運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的關(guān)系機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.2手爪位置和關(guān)節(jié)變量的關(guān)系3.2.1手爪位置和姿態(tài)的表示方法ΣB基坐標(biāo)系ΣE

手爪坐標(biāo)系BpE∈R3x1:手爪坐標(biāo)系原點(diǎn)在基坐標(biāo)中的

位置向量BRE∈R3x3:坐標(biāo)變換矩陣機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.2手爪位置和關(guān)節(jié)變量的關(guān)系3.2.3齊次變換兩個(gè)坐標(biāo)系中位姿關(guān)系：上式稱為齊次變換矩陣機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.2手爪位置和關(guān)節(jié)變量的關(guān)系3.2.3齊次變換對(duì)二自由度機(jī)械手機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.2手爪位置和關(guān)節(jié)變量的關(guān)系3.2.3齊次變換利用上式的確步驟：1）建立連桿坐標(biāo)系，并用連桿長度和關(guān)節(jié)變量，求相鄰坐標(biāo)系的位姿關(guān)系2）求相鄰坐標(biāo)系的齊次變換矩陣；3）利用上式求總變換機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.2手爪位置和關(guān)節(jié)變量的關(guān)系3.2.3齊次變換機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.2手爪位置和關(guān)節(jié)變量的關(guān)系3.2.3齊次變換機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.2手爪位置和關(guān)節(jié)變量的關(guān)系3.2.3齊次變換機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.3雅可比矩陣3.3.1雅可比矩陣的定義機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程：，這里其中：n>m:冗余機(jī)器人機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.3雅可比矩陣3.3.1雅可比矩陣的定義

J：雅可比矩陣機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.3雅可比矩陣3.3.1雅可比矩陣的定義例：兩自由度機(jī)械手的雅可比矩陣機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.3雅可比矩陣3.3.2關(guān)節(jié)速度和手爪速度的幾何學(xué)關(guān)系

機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)則J1、J2分別為單位關(guān)節(jié)速度在手爪位置產(chǎn)生的速度分量。即由圖中的PE,1,PE,2反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90度而成機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.3雅可比矩陣3.3.2關(guān)節(jié)速度和手爪速度的幾何學(xué)關(guān)系

機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.4手爪力和關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系3.4.1虛功原理機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.4手爪力和關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系3.4.2機(jī)械手靜力學(xué)關(guān)系式的推導(dǎo)

手爪的虛位移

手爪的虛位移手爪力關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.4手爪力和關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系3.4.2機(jī)械手靜力學(xué)關(guān)系式的推導(dǎo)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.4手爪力和關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系3.4.2機(jī)械手靜力學(xué)關(guān)系式的推導(dǎo)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)2自由度的機(jī)械手如圖所示。取θ1=0(rad)θ2=

∏/2（rad)的姿態(tài)時(shí),分別求解生成手爪力FA=[fx,0]TFB=[0,fy]T時(shí)的驅(qū)動(dòng)力τAτB。機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.5機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方程式的求解3.5.1慣性矩機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.5機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方程式的求解3.5.1慣性矩繞一端旋轉(zhuǎn)慣性矩繞重心旋轉(zhuǎn)慣性矩機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.5機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方程式的求解3.5.2牛頓-歐拉方程式機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.5機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方程式的求解3.5.2牛頓-歐拉方程式機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.5機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方程式的求解3.5.3拉格郎日運(yùn)動(dòng)方程式機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.5機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方程式的求解3.5.3拉格郎日運(yùn)動(dòng)方程式機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)3.5機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方程式的求解3.5.3拉格郎日運(yùn)動(dòng)方程式慣性力；離心力；重力項(xiàng)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)作業(yè)P291、2、3P294,P2951、求下圖的2自由度機(jī)械手，若從爪看到P點(diǎn)位置EPp=[0.2m,0.2m],求BPp,假定L1=L2=0.2m,θ1=θ2=∏/6機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)作業(yè)2、求圖示3自由度機(jī)械手的雅克比矩陣。3、圖示有移動(dòng)副（棱柱副)機(jī)械手的雅克比矩陣。機(jī)器人概論第三章機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)作業(yè)4、對(duì)于第二題中的機(jī)械手取θ1=0(rad)θ2=

∏/6,試