《機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)》課件

《機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)》ppt課件目錄機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)概述機(jī)器人關(guān)節(jié)與連桿結(jié)構(gòu)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)建模機(jī)器人軌跡規(guī)劃?rùn)C(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)應(yīng)用實(shí)例CONTENTS01機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)概述CHAPTER0102機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的定義它主要關(guān)注機(jī)器人在三維空間中的位置和姿態(tài)，以及如何通過(guò)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些位置和姿態(tài)的變化。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)是研究機(jī)器人末端執(zhí)行器位姿與機(jī)器人關(guān)節(jié)狀態(tài)之間關(guān)系的學(xué)科。研究如何用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示機(jī)器人在三維空間中的位置和姿態(tài)。機(jī)器人位姿表示建立機(jī)器人末端執(zhí)行器位姿與關(guān)節(jié)狀態(tài)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，即運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。運(yùn)動(dòng)學(xué)方程研究如何通過(guò)給定的位姿求解關(guān)節(jié)狀態(tài)（逆解），以及如何通過(guò)給定的關(guān)節(jié)狀態(tài)求解位姿（正解）。運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解與正解研究如何優(yōu)化機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，以及如何控制關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)特定的位姿變化。運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化與控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究?jī)?nèi)容機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主導(dǎo)航、操作和避障的基礎(chǔ)。通過(guò)理解機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)，可以更好地設(shè)計(jì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)配置。運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化和控制是提高機(jī)器人性能的關(guān)鍵因素，有助于實(shí)現(xiàn)更快速、準(zhǔn)確和靈活的運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)在機(jī)器人教育、研究和實(shí)際應(yīng)用中都具有重要的地位和作用。01020304機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的重要性02機(jī)器人關(guān)節(jié)與連桿結(jié)構(gòu)CHAPTER允許機(jī)器人在兩個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)，常用于機(jī)器人的腿部和腰部。旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)允許機(jī)器人的連接部分在三個(gè)方向上自由旋轉(zhuǎn)，常用于機(jī)器人的手臂和手腕。球形關(guān)節(jié)允許機(jī)器人在一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)，常用于連接固定部分或調(diào)整機(jī)器人的姿態(tài)。圓柱關(guān)節(jié)允許機(jī)器人在平面內(nèi)移動(dòng)，常用于機(jī)器人的腿部和腰部。平面關(guān)節(jié)機(jī)器人關(guān)節(jié)類型機(jī)器人的連桿結(jié)構(gòu)是指機(jī)器人各部分之間的連接方式，常見(jiàn)的連桿結(jié)構(gòu)包括串聯(lián)結(jié)構(gòu)和并聯(lián)結(jié)構(gòu)。連桿結(jié)構(gòu)自由度是指機(jī)器人在空間中能夠獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的程度，機(jī)器人的自由度越多，其靈活性就越高。自由度連桿結(jié)構(gòu)與自由度基于直角坐標(biāo)系建立的機(jī)器人坐標(biāo)系，常用于描述機(jī)器人在空間中的位置和姿態(tài)。笛卡爾坐標(biāo)系基于機(jī)器人關(guān)節(jié)建立的坐標(biāo)系，常用于描述機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。關(guān)節(jié)坐標(biāo)系基于機(jī)器人工作需求建立的坐標(biāo)系，常用于描述機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)。工作坐標(biāo)系機(jī)器人坐標(biāo)系建立03機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)建模CHAPTER描述空間中物體位置和方向變化的數(shù)學(xué)工具，包括平移和旋轉(zhuǎn)。將一個(gè)坐標(biāo)系中的位置和方向信息轉(zhuǎn)換到另一個(gè)坐標(biāo)系中的過(guò)程，涉及到齊次變換的應(yīng)用。齊次變換與坐標(biāo)變換坐標(biāo)變換齊次變換根據(jù)機(jī)器人關(guān)節(jié)參數(shù)，計(jì)算機(jī)器人末端執(zhí)行器在笛卡爾坐標(biāo)系中的位置和姿態(tài)的過(guò)程。正向運(yùn)動(dòng)學(xué)描述機(jī)器人末端執(zhí)行器位置和姿態(tài)與關(guān)節(jié)參數(shù)之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。正向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型機(jī)器人正向運(yùn)動(dòng)學(xué)建模逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)已知機(jī)器人末端執(zhí)行器在笛卡爾坐標(biāo)系中的位置和姿態(tài)，求解機(jī)器人關(guān)節(jié)參數(shù)的過(guò)程。逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型描述機(jī)器人末端執(zhí)行器位置和姿態(tài)與關(guān)節(jié)參數(shù)之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主定位和軌跡規(guī)劃。機(jī)器人逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)建模04機(jī)器人軌跡規(guī)劃CHAPTER定義軌跡規(guī)劃是指根據(jù)任務(wù)需求，為機(jī)器人指定一條從起始位置到目標(biāo)位置的路徑，使機(jī)器人能夠按照該路徑進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。目標(biāo)確保機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能夠安全、穩(wěn)定、快速地完成指定的任務(wù)，同時(shí)避免與環(huán)境或其他物體發(fā)生碰撞。軌跡規(guī)劃的定義與目標(biāo)關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃定義關(guān)節(jié)空間是指機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)角度構(gòu)成的坐標(biāo)系，關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃是指通過(guò)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)角度來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。方法常用的方法包括多項(xiàng)式插值、樣條曲線插值等，通過(guò)設(shè)定起始和目標(biāo)位置的關(guān)節(jié)角度，計(jì)算出一條平滑的關(guān)節(jié)角度路徑。笛卡爾空間是指機(jī)器人末端執(zhí)行器在三維空間中的位置和姿態(tài)構(gòu)成的坐標(biāo)系，笛卡爾空間的軌跡規(guī)劃是指通過(guò)控制機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。定義常用的方法包括直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)等，通過(guò)設(shè)定起始和目標(biāo)位置的末端執(zhí)行器坐標(biāo)，計(jì)算出一條平滑的末端執(zhí)行器路徑。方法笛卡爾空間的軌跡規(guī)劃05機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)應(yīng)用實(shí)例CHAPTER工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化生產(chǎn)線，負(fù)責(zé)搬運(yùn)、裝配、檢測(cè)等環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率，降低人工成本。自動(dòng)化生產(chǎn)線工業(yè)機(jī)器人具備高精度的定位和操作能力，能夠完成復(fù)雜焊接與切割任務(wù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。焊接與切割工業(yè)機(jī)器人可以替代人力進(jìn)行重物搬運(yùn)，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。物料搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例提供家庭清潔、陪伴、照料等服務(wù)，為家庭生活帶來(lái)便利。家庭服務(wù)機(jī)器人餐飲服務(wù)機(jī)器人醫(yī)療護(hù)理機(jī)器人在餐廳中負(fù)責(zé)送餐、點(diǎn)餐、收銀等工作，提升餐飲服務(wù)效率。協(xié)助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)操作，減輕醫(yī)護(hù)人員工作負(fù)擔(dān)，提高醫(yī)療水平。030201服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例模仿動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式，用于探索未知領(lǐng)域、執(zhí)行特殊任