機(jī)器人技術(shù)第五章ppt課件(已修改)
2025-01-26 21:09 本頁面
【正文】 機(jī)器人技術(shù) 陶建國 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 2022. 2. 2 ? 第五章 機(jī)器人操作機(jī)工作空間 概述 基本概念 工作空間是從幾何方面討論操作機(jī)的工作性能 。 B． Roth在 1975年提出了操作機(jī)工作空間的概念 。 ? 操作機(jī)的工作空間 ：機(jī)器人操作機(jī)正常運(yùn)行時 ， 末端執(zhí)行器坐標(biāo)系的原點(diǎn)能在空間活動的最大范圍；或者說該原點(diǎn)可達(dá)點(diǎn)占有的體積空間 。 這一空間又稱可達(dá)空間或總工作空間 ， 記作 W(P)。 ? 靈活工作空間 ： 在總工作空間內(nèi) ， 末端執(zhí)行器可以任意 姿態(tài)達(dá)到的點(diǎn)所構(gòu)成的工作空間 。 記作 Wp (P)。 ? 次工作空間 ： 總工作空間中去掉靈活工作生間所余下的部分 。 記作 Ws (P)。 3 根據(jù)定義 ， 有 : 一般說來 ， 工作空間都是一塊或多塊體積空間 ， 它們都具有一定的邊界曲面 (有時是邊界線 )。 W(P) 邊界面上的點(diǎn)所對應(yīng)的操作機(jī)的位置和姿態(tài)均為奇異位形 。 與奇異位形相應(yīng)的機(jī)器人的速度雅可比矩陣是奇異的 ， 所以操作機(jī)的工作空間邊界面又常稱作雅可比曲面 ， 即雅可比矩陣的行列式等于零所對應(yīng)的曲面 。 靈活空間內(nèi)點(diǎn)的靈活程度受到操作機(jī)結(jié)構(gòu)的影響 ， 通常分作兩類： I類 — 末端執(zhí)行器以全方位到達(dá)的點(diǎn)所構(gòu)成的靈活空間 ， 表示為 Wp1 (P) ； II類 — 只能以有限個方位到達(dá)的點(diǎn)所構(gòu)成的靈活空間 ， 表示為 Wp2 (P)。 ( ) ( ) ( )psW p W p W p??4 下面以平面 3R操作機(jī)為例 ， 說明上述基本概念 。 如圖所示的 3R操作機(jī)，由三桿 L1， L2，和 H組成。后兩桿的長度之和小于 L1的長度。取手心點(diǎn) P 為末端執(zhí)行器的參考點(diǎn)，令 l1， l2 分別為 l1， l2 桿的長度， h為手心點(diǎn) P 到關(guān)節(jié)點(diǎn) O8 的長度 (即 H桿的長度 )，則： 1)圓 C1:半徑為 ， 圓 C4:半徑為 ， 分別是該操作機(jī)的總工作空間的邊界 。 它們之間的環(huán)形而積即 W(P) 。 1 1 2R l l h? ? ?4 1 2R l l h? ? ?C1 C4 C2 C3 2） 圓 C2:半徑為 ， 圓 C3:半徑為 ， 分別是靈活工作空間的邊界 。它們之間的環(huán)形面積即 Wp(P)。 1 1 2R l l h? ? ?4 1 2R l l h? ? ?5 C1 C4 C2 C3 3） 圓 C1到圓 C2之間；圓 C3到圓 C4之間兩環(huán)形面積即為次工作空間 。
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