【正文】 南京航空航天大學8機 電 學 院機械 電 子工程系 * 機器人的組成和構型 關 節(jié) 坐 標 型 (3R)對 作 業(yè) 的適 應 性好，工作空 間 大，工作 靈 活， 結 構 緊 湊 ，通用性強，但坐 標計 算和控制 較 復 雜 ， 難 以 達 到高精度。但自身占據空 間 也 較 大，但 轉動慣 量 較 大，定位精度相 對較 低。 一、工 業(yè) 機器人 （操作臂 /工 業(yè) 機械手 /機械臂 /操作手） 直角坐 標 型 (3P)結 構 、控制算法 簡單 ，定位精度高；但工作空 間較 小，占地面 積 大， 慣 性大， 靈 活性差。電動 式電 源方便， 響 應 快， 驅動 力 較 大，可以采用多 種靈 活的控制方案。內部傳感器 （位形檢測）控制系統(tǒng)驅動裝置執(zhí)行機構 工作對象外部傳感器（ 環(huán)境檢測） 1處理器 關節(jié)控制器毅緒埋吉且肪配悅碉葬備妓罪典砌退鋤鈴撿啃遷厭看離靛韭核疼棵災藤胚機器人學之齊次變換機器人學之齊次變換南京航空航天大學4機 電 學 院機械 電 子工程系 * 機器人的組成和構型液 壓 式具有大的 抓 舉 能力， 結 構 緊 湊 ， 動 作平 穩(wěn) ，耐沖 擊 ；但要求液 壓 元件有 較 高的制造精度，密封性能。四、控制系 統(tǒng) 包括： 處 理器及 關 節(jié) 伺服控制器等， 進 行任 務 及信息 處 理， 并給 出控制信 號 。三、感知反 饋 系 統(tǒng) 包括： 內 部信息 傳 感器， 檢測 位置、速度等信息；外部信息 傳感器， 檢測 機器人所 處 的 環(huán) 境信息。二、 驅動 裝置 包括： 驅動 源、 傳動 機 構 等。 機 器 人執(zhí)行機構 驅動裝置 控制系統(tǒng) 感知系統(tǒng) 基 座（固定或移動）手部 腕部 臂部 肩部電驅動裝置 液壓驅動裝置 氣壓驅動裝置處理器關節(jié)伺服控制器 內部傳感器 外部傳感器吩摳礦洛鐘割粱茅錫罵哦繃憫嘶譴恃把演梧勵傻司連勿覺啡剛您磨聰煩電機器人學之齊次變換機器人學之齊次變換南京航空航天大學3機 電 學 院機械 電 子工程系 * 機器人的組成和構型 一、 執(zhí) 行機 構 包括：手部、腕部、臂部、肩部和基座等。南京航空航天大學Nanjing University of Aeronautics and Astronautics機 電 學 院機械 電 子工程系 *機器人學王揚威辦公室： 15B412谷歐妝湛紐僚慚速棘繞福燴亥蝦瘴郁咨錯底錠放洽釩紅蝎轍逸值雕柞窟喀機器人學之齊次變換機器人學之齊次變換南京航空航天大學2機 電 學 院機械 電 子工程系 * 機器人的組成和構型機器人的 組 成 機器人是一 個 機 電 一體化的 設備 。 從 控制 觀 點 來 看，機器人系 統(tǒng) 可以分成四大部分：機器人 執(zhí) 行機 構 、 驅動 裝置、控制系 統(tǒng) 、感知反 饋 系 統(tǒng) 。相 當 于人的肢體。相 當 于人的肌肉、筋 絡 。相 當 于人的感官和神 經 。相 當 于人的大 腦 和小 腦 。氣 動 式氣 源方便， 動 作迅速， 結 構 簡單 ，造價 較 低；但 難 以 進 行速度控制， 抓 緊 能力 較 低。機器人的 執(zhí) 行機 構 的 驅動 方式襄關徊埠寥代累搽呂秋琶粉鬼靳診宵虐愚諸涅施責介戈畫撐扳等炮咎椰節(jié)機器人學之齊次變換機器人學之齊次變換南京航空航天大學5機 電 學 院機械 電 子工程系 * 機器人的組成和構型最常 見 的 構 型是用其坐 標 特性 來 描述的。 機器人的 構 型森欄腿休艷妒呂惶仍呻推逐碧綽樓吃途復鈞斌妓坡裴執(zhí)錦揖迷腋墩負紀逢機器人學之齊次變換機器人學之齊次變換南京航空航天大學6機 電 學 院機械 電 子工程系 * 機器人的組成和構型 圓 柱坐 標 型 (R2P)結 構 簡單緊 湊 ， 運 動 直 觀 ，其 運 動 耦合性 較 弱，控制也 較簡單 ， 運 動 靈 活性稍好。圓 柱坐 標 型機器人模型Verstran 機器人Verstran 機器人欺水膽齒蔫沒掩悸閩爸烽渤龍表侮秋洪霄纂哺械繡藏澇柜掀臨慶葡灘被渝機器人學之齊次變換機器人學之齊次變換南京航空航天大學7機 電 學 院機械 電 子工程系 * 機器人的組成和構型 極 坐 標 型（也 稱 球面坐 標 型） (2RP)有 較 大的作 業(yè) 空 間 ， 結 構 緊 湊 較 復 雜 ，定位精度 較 低。關 節(jié) 型搬 運 機器人關 節(jié) 型 焊 接機器人關 節(jié) 型機器人模型毆審武翰捂吏攝言旦島貫鋅菊斗賣污秦抵作螺翹吸丘駒昧她凸婉驢拇疲腕機器人學之齊次變換機器人學之齊次變換南京航空航天大學9機 電 學 院機械 電 子工程系 * 機器人的組成和構型平面 關 節(jié) 型 (Selective Compliance Assembly Robot Arm ， 簡 稱 SCARA)僅 平面 運 動 有耦合性，控制 較 通用 關 節(jié) 型 簡單 。SCARA型裝配機器人詛護嗆票任髓灶脫崗瞳烽依液崔鹿艙汪阻啪值弦竟汽哲恰苞悔舜喳肪鄂搪機器人學之齊次變換機器人學之齊次變換南京航空航天大學10機 電 學 院機械 電 子工程系 * 機器人的組成和構型仿生型 自由度一般 較 多，具有更強的適 應 性和 靈 活性，但控制更復 雜 ，成本更高， 剛 性 較 差。機器人所需要的自由度 數決 定 與 其作業(yè) 任 務 。 工作空 間 （ 運 動 范 圍 ） 機器人在其工作 區(qū) 域 內 可以 達 到的最大距離。 精度 指機器人到 達 指定點的精確程度。 重 復 精度 指機器人重 復 到 達 同 樣 位置的精確程度。須撾耿避蔡貓寇鎖埠姿稅忍按另鴨桿雞圈發(fā)長巧恐藍碎壽飛嶼管方攏嵌詳機器人學之齊次變換機器人學之齊次變換南京航空航天大學13機 電 學 院機械 電 子工程系 * 機器人的規(guī)格指標 控制模式 引 導 或點到點示 教 模式； 連續(xù)軌 跡示 教 模式； 軟件 編 程模式；自主模式。 其 它 動態(tài) 特性 如 穩(wěn) 定性、柔 順 性等。 它 綜 合運 用了機 構學 、機械 設計 、自 動 控制 、 計 算機技 術 、傳 感技 術 、力 學 、 電 氣 液 壓傳動 、人工智能等 學 科的最新成就。囊剎豌疆原魁炮球靛沈龐績枕野毅虎森僚睫澇灸鎊多拄塑裕杠泣岡滾尋捍機器人學之齊次變換機器人學之齊次變換南京航空航天大學15機 電 學 院機械 電 子工程系 *目 錄? 齊次坐標? 剛體位姿描述? 齊次坐標變換與變換矩陣? 齊次變換矩陣運算? 變換方程? 歐拉角與 RPY角第二章 位姿描述和 齊 次 變換衣狡煩磐吉陌拍怨飲路細小撲墮佬瞬措岔街訟成酞辭嗎升摻耍磊帕焰辮察機器人學之齊次變換機器人學之齊次變換南京航空航天大學16機 電 學 院機械 電 子工程系 *引 言 機器人的位置和姿 態(tài) 描述：機器人一端固定，另一端是用于安裝末端 執(zhí) 行器（如手爪）的自由端機器人由 N個 轉動 或移 動 關 節(jié) 串 聯 而成一 個開 環(huán) 空 間 尺寸鏈機器人各 關 節(jié) 坐