工業(yè)機(jī)器人復(fù)習(xí)材料.docx

機(jī)器人復(fù)習(xí)一、第一章and第八章 ：概念1、位姿描述：在參考坐標(biāo)系中，對(duì)三維空間物體的位置和姿態(tài)的描述2、運(yùn)動(dòng)學(xué)：運(yùn)動(dòng)的全部幾何和時(shí)間特性3、正運(yùn)動(dòng)學(xué)：計(jì)算工具坐標(biāo)系相對(duì)于基坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)4、自由度：指操作臂中具有獨(dú)立位置變量的數(shù)目，這些變量確定了機(jī)構(gòu)中所有部件的位置5、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)：給定操作臂末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)，計(jì)算所有可達(dá)給定位置和姿態(tài)的關(guān)節(jié)角6、雅克比矩陣：是多元形式的導(dǎo)數(shù)，定義了關(guān)節(jié)空間速度向笛卡爾空間速度的映射7、奇異點(diǎn)：操作臂失去一個(gè)或多個(gè)自由度的點(diǎn)，是雅克比矩陣為奇異時(shí)的解8、動(dòng)力學(xué)：研究操作臂運(yùn)動(dòng)與所需力的關(guān)系的領(lǐng)域9、軌跡：操作臂每個(gè)自由度的位置、速度、加速度的時(shí)間歷程10、工作空間：操作臂末端執(zhí)行器可移動(dòng)到所有位置的集合11、位置控制：使操作臂沿著期望軌跡運(yùn)動(dòng)的控制12、坐標(biāo)系：在參照系中，為確定空間一點(diǎn)的位置，按規(guī)定方法選取的有次序的一組數(shù)據(jù)的方法，稱為坐標(biāo)系。13、力控制：操作臂對(duì)力的控制，是對(duì)位置控制的補(bǔ)償14、機(jī)器人編程語(yǔ)言：用戶與機(jī)器人交互的接口，用來(lái)描述機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行控制。15、離線編程：當(dāng)編程中，允許生產(chǎn)設(shè)備繼續(xù)工作的編程環(huán)境16、機(jī)器人系統(tǒng)組成：1）操作臂 2）末端執(zhí)行器 3）外部傳感器和執(zhí)行器 4）控制器17、自由度數(shù)目的選取標(biāo)準(zhǔn)：應(yīng)與所要完成的任務(wù)相匹配18、自由度的計(jì)算公式及其含義：；F為自由度數(shù)，l為構(gòu)件數(shù)，n為關(guān)節(jié)數(shù)，fi為第i個(gè)工件的自由度。19、操作臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)構(gòu)型：笛卡爾操作臂；鉸接型操作臂；SCARA操作臂；球面坐標(biāo)性操作臂；圓柱坐標(biāo)型操作臂；腕關(guān)節(jié)20、微操作臂：由安裝在“傳統(tǒng)”操作臂末端附近的快速而精確的自由度構(gòu)成的操作臂。（傳統(tǒng)操作臂負(fù)責(zé)大的范圍的運(yùn)動(dòng)，微操作臂具有小的運(yùn)動(dòng)范圍，負(fù)責(zé)完成精細(xì)的運(yùn)動(dòng)與力的控制）21、連桿長(zhǎng)度：相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)軸之間的共垂線的長(zhǎng)度。22、連桿轉(zhuǎn)角：相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)軸相對(duì)位置的轉(zhuǎn)角23、連桿偏距：沿兩個(gè)相鄰連桿公共軸線方向的距離24、關(guān)節(jié)角：兩個(gè)相鄰連桿繞公共軸線旋轉(zhuǎn)的夾角二、第二章：空間位姿描述1、位置描述：用一個(gè)矩陣表示，如果表示成則是齊次坐標(biāo)表示方法。2、姿態(tài)描述：用一個(gè)33的旋轉(zhuǎn)矩陣R描述。3、概念補(bǔ)充：1）表示以A坐標(biāo)系為測(cè)量基準(zhǔn)，點(diǎn)p在A坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；2）表示以A坐標(biāo)系為測(cè)量基準(zhǔn)，B坐標(biāo)系相對(duì)于A的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)。3）旋轉(zhuǎn)時(shí)，以逆時(shí)針為正；以固定坐標(biāo)系為參考時(shí)（如世界坐標(biāo)系；X-Y-Z固定角）按旋轉(zhuǎn)順序依次左乘；以運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系為參考時(shí)（Z-Y-X歐拉角）按旋轉(zhuǎn)順序依次右乘。一般采用以運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系為參考。4）旋轉(zhuǎn)矩陣都是標(biāo)準(zhǔn)正交矩陣，即且；可用來(lái)判斷一個(gè)矩陣是否是旋轉(zhuǎn)矩陣。（求逆方式：應(yīng)用初等行變換）5）坐標(biāo)變換矩陣：，求此矩陣時(shí)可分塊求出；判斷其時(shí)分別檢驗(yàn)各塊。4、計(jì)算公式：1）或；用來(lái)計(jì)算已知B坐標(biāo)系，求A坐標(biāo)系；其中表示B坐標(biāo)系相對(duì)于A坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣；表示在B坐標(biāo)系的原點(diǎn)在A坐標(biāo)系中的位置。2）；3），在P左側(cè)依次右乘；4）歐拉角Z-Y-X：三、第三章：D-H1、概念：1）關(guān)節(jié)軸線：旋轉(zhuǎn)副的旋轉(zhuǎn)軸、移動(dòng)副的平移方向；2）公垂線：相鄰關(guān)節(jié)軸線的公垂線（如果關(guān)節(jié)軸線相交，則公垂線長(zhǎng)度為0）；2、D-H坐標(biāo)變換AB（只針對(duì)于低副）1）A沿x軸方向平移；2）A繞x軸轉(zhuǎn)；3）A沿z平移；4）A沿z旋轉(zhuǎn)；注：1）2）是固定角下；3）4）也是固定角下；之間用歐拉角變換連接；即對(duì)x的平移與旋轉(zhuǎn)可顛倒，且平移與旋轉(zhuǎn)是相對(duì)于i-1坐標(biāo)系；對(duì)z的平移與旋轉(zhuǎn)可顛倒，且平移與旋轉(zhuǎn)是相對(duì)于i坐標(biāo)系；但是x與z的變換不能顛倒。之后依次右乘，其中逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正，沿軸正向?yàn)檎?、x軸方向與公垂線方向相同；z軸方向與關(guān)節(jié)軸線方向相同；y軸方向由右手螺旋定則（四指從x軸正向轉(zhuǎn)向y周正向，大拇指為z軸正向）確定。4、D-H做題步驟：建立坐標(biāo)系列D-H參數(shù)表得出T右乘 求總變換矩陣。建立坐標(biāo)系：重點(diǎn)在于z軸指向、x軸指向與坐標(biāo)系原點(diǎn)1）首先確定z軸指向：z軸方向與關(guān)節(jié)軸線方向相同（即對(duì)旋轉(zhuǎn)副而言z軸為關(guān)節(jié)軸線，移動(dòng)副而言z軸為平移方向）能確定所有的z軸指向；2）看相鄰坐標(biāo)系（假定i-1與i坐標(biāo)系）z軸指向是否變化，如果z軸指向變化，則i-1坐標(biāo)系中x方向，垂直于i-1與i坐標(biāo)系中兩個(gè)z軸所構(gòu)成的平面；3）如果相鄰坐標(biāo)系z(mì)軸指向一樣，且公垂線長(zhǎng)度非零，則i-1坐標(biāo)系中x軸方向與公垂線方向相同；4）如果公垂線長(zhǎng)度為0，則x指向可以隨意指定，但盡量取與前后桿坐標(biāo)系x的方向相同；5）若相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)軸線相交，則i-1坐標(biāo)系建立在軸線交點(diǎn)處；6）若某關(guān)節(jié)是移動(dòng)副，則該關(guān)節(jié)的坐標(biāo)系一般建立在移動(dòng)副上；7）絕對(duì)坐標(biāo)系（基坐標(biāo)系）可隨意選取位置，但盡量與桿1相同；8）其余情況一般建立在副上，且盡量保證重合；列D-H參數(shù)表1）逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正：繞哪個(gè)軸轉(zhuǎn)，就從那個(gè)軸的反向方向去看，確定順逆方向；比如繞x方向轉(zhuǎn)一定角度，就讓x正向指向自己，去看Y-Z平面坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)角度。左側(cè)兩個(gè)圖都是繞x轉(zhuǎn)-90這方面內(nèi)容與數(shù)控G02、G03選用類(lèi)似。2）列表的時(shí)候注意已知量（桿長(zhǎng)等）與未知量（副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，副的相對(duì)位移）得出T：總變換矩陣：依次右乘四、第五章：雅克比矩陣1、求偏導(dǎo)，構(gòu)成行列式就行。注意好線速度和角速度；線速度是位置，角速度是姿態(tài)；平面內(nèi)有2個(gè)位置上的自由度，一個(gè)姿態(tài)上的自由度。2、若雅克比矩陣為方陣，奇異是雅克比矩陣為0的點(diǎn)；行數(shù)大于列數(shù)，則說(shuō)明缺少構(gòu)件，每個(gè)位置上都是奇異的；列數(shù)大于行數(shù)，則說(shuō)明有冗余自由度，一般沒(méi)有奇異點(diǎn)五、第七章：軌跡規(guī)劃1、三次多項(xiàng)式；一般給4個(gè)邊界條件+期望時(shí)間帶入求解即可。2、五