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在D-H引數法裡為什麼只用四個引數就能完全定義一個具有6自由度的座標系

在一個三維空間裡,我們知道要表徵一個完全自由的座標系共需要6個自由度:

  • 三個用來表徵姿態(orientation)roll-pitch-yaw
  • 三個用來表徵位置(position) x-y-z

如此來說,對於一個有n個連桿的機械臂,要描述每個連桿的位姿(位置+姿態)應該要6個引數才對,那麼要描述整個機械臂就需要6n個引數,可為什麼DH引數法裡面每根連桿只用了四個就描述完全了?

這是因為我們在按照DH引數法定義座標系的時候,潛移默化的默認了兩個限制條件。我們看下圖a,b,c這三個座標系
在這裡插入圖片描述
a經過繞y軸的旋轉變成c,c經過y軸方向上的平移成為b。現在嘗試一下用我們所學的D-H法描述b和c座標系看看?
描述不出來


不光這兩個轉換描述不出來,任何繞y軸的旋轉和沿著y軸的平移的組合都沒辦法用DH方法描述。
提取出核心條件描述就是:

  1. 條件一:下一個座標系的x軸必須垂直於上一個座標系的z軸
  2. 條件二:下一個座標系的x軸必須與上一個座標系的z軸相交

正是因為這兩個限制條件決定了我們可以只用4個引數完全描述新的座標系。現在你可以放心大膽的使用DH法了