機器人學筆記之——操作臂運動學:對連桿座標系的規定
阿新 • • 發佈:2018-11-21
0. 對連桿座標系的規定
為了描述每個連桿與相鄰連桿之間的相對位置關係,我們通常會在每個連桿上定義一個相對連桿固定的座標系,稱為固連座標系,根據固連座標系所在的連桿為其命名。因此固連在連桿i
上的固連座標系稱為座標系{i}
0.0 連桿鏈中的中間連桿
0.1 連桿鏈中的首尾連桿
固連在機器人基座的座標系,即固連在連桿0
上的座標系{0}
,由於該座標系是始終固定不動的,所以我們通常將其作為參考座標系,可以在這個參考座標系裡描述所有其他的連桿座標系。
參考座標系{0}
可以任意設定,只是為了方便起見,通常設定Z0
軸沿關節軸1
的方向,當關節變數1
為0的時候,設定參考座標系{0}
與座標系{1}
按照這個規定總有
a0 = 0
,α0 = 0
。當關節1為轉動關節的時候,d1 = 0
,當關節1為移動關節使,θ1 = 0
。對於
轉動關節n
,設θn = 0
,此時Xn-1
軸與Xn
軸的方向相同,選取座標系{N}的原點使dn = 0
,對於移動關節n
,設Xn
軸方向使θn = 0
,當dn = 0
時,選取座標系{N}的原點位於Xn-1
軸與關節軸n
的交點位置。
0.2 在連桿座標系中對連桿引數的歸納
按照上述規定設定連桿座標系,則連桿引數可以有如下定義:
0.3 建立連桿座標系的步驟
對於一個新機構,我們需要按照如下步驟正確地建立連桿座標系:
- 找出各個關節軸,標出這些軸的延長線,方便後續使用
- 找出關節軸
i
i+1
之間的公垂線或者交點,以兩者的交點或者公垂線與關節軸i
的交點作為連桿座標系的原點 - 規定
Zi
軸沿關節軸的指向 - 規定
Xi
軸沿公垂線的指向,如果關節軸i
和i+1
相交,則規定Xi
軸垂直於關節軸i
和i+1
所在平面。 - 按照右手定則確定
Yi
軸 - 當第一個關節變數0時,規定座標系{0}和{1}重合。對於座標系{N},其原點和
Xn
的方向可以任意選取。但是在選取時,儘量使連桿引數為0。