机械臂顺向运动学
引言
运动学:讨论运动本身,不讨论是何种力所产生的运动
机械臂:多个焊杆相连接,具有复杂的几何外形,焊杆间可相对移动或转动
顺向运动学:简单说,知道θ(角度),找出P(机械臂末端位置)
表达方式:
描述方式:找出杆间的相对状态,再在各焊杆上建立坐标系
机械臂几何描述方式
joint 本身可以说是一个‘关节’,图中绿色点。在这里简化的说,每一个关节在一个自由度上,以垂直方向看绿色的点为转轴。
将转轴相连,意味中间没有其他的变形,姿态的改变是由转轴上的自由度造成。
现实中,空间中的手臂每个轴的转轴方向可能不同,相互错开,如何定义?
空间中任意两个转轴,可以找到唯一线段,与两个转轴垂直。将这条线段定义为杆件长度。但还是无法确定相对关系,因为可以转(还有一个自由度),我们定义另外一个参数:Link twist->两个转轴相差了多少度,这样有了长度与角度,便可确定两个杆件的相对关系。
如图,我们可知Axis i-1,与Axis i,Axis i与Axis i+1的关系,但尚不知ai-1与ai在轴线Axis i 上的关系。
所以,引入另外两个参数,di与θi
di:ai与ai-1 在Axis i 上面相对距离
θi:转角
描述一个机械臂时,两两杆间总共需要4个参数
针对移动与转动:只有一个参数不同,其他三个参数固定
转动:假设Axis i 是转动轴,Link i 与Link i-1 是会相对转动,在转动时,θ是会变动的。
移动:Axis i 是移动轴,Link i 与Link i-1 是会相对移动,di是可变动。