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機器人運動學與動力學入門(序)簡介

該系列參考了CMU HowieChoset教授的授課視訊,有興趣的童鞋油管上自行觀看。

機器人動力學與運動學入門(零)簡介

機器人分很多種,這裡主要討論串聯機械臂的運動學與動力學。

機器人運動學(kinematics)主要研究機器人的運動情況,通俗來講就是研究機器人各個關節的位置對機械臂末端執行器(end-effector)位置帶來的影響。

機器人動力學(dynamics)則主要研究機器人動力情況,即為了使我的機械臂末端執行器以一定的速度或者加速度運動,需要各個關節以什麼樣的速度運動以及輸出多大的力或力矩。大家可以暫時簡單理解為運動學研究位置,動力學研究速度與力。

該系列會分為六個章節:

  1. 矩陣轉換
    主要講矩陣的旋轉變換(rotation)、平移變換(translation)以及把旋轉矩陣和平移矩陣結合起來以方便計算和表達的齊次矩陣(homogeneous representation )(我也不知道這樣翻譯對不對)

  2. 正運動學——位置
    這一節主要講已知各個關節變數的值,如何求得末端執行器的位置。本節會花很大篇幅介紹一個求解正運動學的標準方法——Denavit Hartenberg法,簡稱DH法。

  3. 逆運動學——位置
    這一節講如何根據給定的末端執行器的位置得到各個關節變數的值。結尾處簡單介紹一下運動學解耦法(kinematics decoupling)以及數值計演算法(numerical method)

  4. 正運動學——速度
    這一節講如何根據給定的關節速度得到末端執行器的速度,同時引出雅各布矩陣的概念(Jacobian matrix)。最後介紹機器人運動學裡面的奇異點(singularities)

  5. 逆運動學——速度
    與上一節對應,本節講解如何從給定的末端執行器速度求得輸入關節變數的速度。

  6. 靜力學與動力學