工業(yè)機(jī)器人技術(shù)課程總結(jié)報(bào)告(編輯修改稿)
2024-08-30 03:42 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 here）：根據(jù)關(guān)節(jié)變量qi的值，計(jì)算機(jī)器人末端抓手或工具相對(duì)于工作站的位姿。（對(duì)于每一組關(guān)節(jié)變量值，有唯一確定的解，求解簡(jiǎn)單。）運(yùn)動(dòng)學(xué)反解（solve）： 為了使機(jī)器人所握工具相對(duì)于工作站的位姿滿足給定要求，計(jì)算相應(yīng)的關(guān)節(jié)變量。運(yùn)動(dòng)學(xué)反解的幾個(gè)重要特征： a、將問(wèn)題細(xì)分成幾個(gè)子問(wèn)題b、每個(gè)子問(wèn)題可能無(wú)解、有一個(gè)解或多個(gè)解（與執(zhí)行的形體有關(guān)）c、如果某個(gè)子問(wèn)題有多解，整個(gè)求解過(guò)程應(yīng)考慮對(duì)應(yīng)子問(wèn)題每一個(gè)解的情況。求解方法： Paul的反變換法，Lee幾何法和Pieper的方法。6個(gè)自由度的機(jī)器人具有封閉反解的充分條件（Pieper準(zhǔn)則）(1) 三個(gè)相鄰關(guān)節(jié)軸交于一點(diǎn)；（PUMA、Stanford機(jī)器人）(2) 三個(gè)相鄰關(guān)節(jié)軸相互平行；（ASEA，MINIMOVER機(jī)器人）對(duì)于滿足條件（1）的機(jī)器人（如PUMA），運(yùn)動(dòng)學(xué)方程可分解為式中： 規(guī)定腕部參考點(diǎn)的位置， 規(guī)定腕部的方位。求解步驟：（1）腕部位置的反解，依次解出q3→ q 2→ q 1，主要利用消元法和三角函數(shù)中的幾何代換公式，將超越方程→代數(shù)方程.（2）腕部方程的反解，求出數(shù)值，利用相對(duì)應(yīng)的歐拉角求解方法。機(jī)器人操作臂運(yùn)動(dòng)學(xué)反解的數(shù)目決定于：關(guān)節(jié)數(shù)目連桿參數(shù)和關(guān)節(jié)變量的活動(dòng)范圍。 一般而言，非零連桿參數(shù)愈多，運(yùn)動(dòng)學(xué)反解的數(shù)目愈多。例如PUMA 560最優(yōu)解：如何從多重解中選擇一個(gè)最優(yōu)解？最優(yōu)準(zhǔn)則？尋求方法？ 在避免碰撞的前提下，通常按“最短行程”準(zhǔn)則——使每個(gè)關(guān)節(jié)的移動(dòng)量為最小。對(duì)于典型工業(yè)機(jī)器人應(yīng)遵循“多移動(dòng)小關(guān)節(jié)、少移動(dòng)大關(guān)節(jié)”的原則。 第四章主要學(xué)習(xí)操作臂的雅可比。位移分析：第三章的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析：速度分析：操作空間速度與關(guān)節(jié)空間速度 之間的線性映射關(guān)系 ——雅可比矩陣 J (q) 力 分 析：末端操作力與各關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力之間的線性映射關(guān)系——力雅可比矩陣JT(q)操作臂的雅可比矩陣是指操作速度與關(guān)節(jié)速度的線性變換。 奇異形位(singular configuration)：操作臂的雅可比矩陣的秩減少的形位（數(shù)學(xué)上）；操作臂在操作空間的自由度將減少（物理上）。雅可比矩陣的行列式判別奇異形位：。當(dāng)q2=0 或q 2=180時(shí)，雅可比行列式為0，矩陣秩為1，因而處于奇異狀態(tài)。從幾何上看，機(jī)械手完全伸直(q θ2=0)，或完全縮回(q θ 2=180)，機(jī)械手末端不能實(shí)現(xiàn)徑向自由度，只能沿切向運(yùn)動(dòng)。奇異時(shí)，自由度減少。而微分運(yùn)動(dòng)與廣義速度則指出剛體或坐標(biāo)系的微分運(yùn)動(dòng)包含微分移動(dòng)矢量 d 和微分轉(zhuǎn)動(dòng)d。d 由沿三個(gè)坐標(biāo)軸的微分移動(dòng)組成；由繞三個(gè)坐標(biāo)軸的微分轉(zhuǎn)動(dòng)組成。雅可比矩陣的構(gòu)造法：雅可比矩陣J(q) ：既可當(dāng)成是從關(guān)節(jié)空間向操作空間的速度傳遞的線性關(guān)系也可看成是微分運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的線性關(guān)系因此，可將雅可比J(q)分塊，PUMA560的雅可比的計(jì)算有一、用微分變換法計(jì)算TJ(q)二、用矢量積方法計(jì)算J(q)。力雅可比末端廣義力矢量 其中 ，f ——力，n ——力矩 末端廣義虛位移 其中，d——微分移動(dòng)，在靜態(tài)條件下，廣義操作力矢量應(yīng)與各關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力相平衡 利用虛功原理，可以導(dǎo)出關(guān)節(jié)力矢量和廣義力矢量之間的關(guān)系?？偺摴榱?。同樣也表示操作臂的力雅可比就是它的運(yùn)動(dòng)雅可比轉(zhuǎn)置?？梢钥闯隽ρ趴杀扰c運(yùn)動(dòng)雅可比之間的緊密關(guān)系——對(duì)偶關(guān)系。J(q) 是 m*n 階矩陣，n 表示關(guān)節(jié)數(shù)，m 表示操作空間的維數(shù)。對(duì)于給定的q，J(q) 的值域空間 R(J(q)) 表示關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)能夠產(chǎn)生的全部操作速度的集合第五章主要學(xué)習(xí)了操作臂動(dòng)力學(xué)。動(dòng)力學(xué)研究的是物體運(yùn)動(dòng)和受力之間的關(guān)系：動(dòng)力學(xué)正問(wèn)題——根據(jù)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力或力矩，計(jì)算操作臂的運(yùn)動(dòng)(位移、速度和加速度）動(dòng)力學(xué)逆問(wèn)題——根據(jù)軌跡運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)的位移、速度和加速度，計(jì)算所需的關(guān)節(jié)力或力矩動(dòng)力學(xué)建模方法主要有：拉格朗日——Lagrange方法：牛頓歐拉——NewtonEuler方法，高斯——Gauss方法，凱恩——K
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