机械手的运动-精品ppt课件

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1、机械手的运动MovementofRobotics2.1机械手运动的表示方法2.2手爪位置和关节变量的关系2.3雅可比矩阵2.4手爪力和关节驱动力的关系2.5机械手运动方程式的求解Robotics运动2.1机械手运动的表示方法2.1.1机械手的结构Robotics运动2.1机械手运动的表示方法2.1.2机械手的机构和运动学回转关节棱柱关节关节变量手爪姿态运动学Robotics运动2.1机械手运动的表示方法2.1.2机械手的机构和运动学手爪位置r;关节变量θ有：写为：运动学方程式。Robotics运动2.

2、1机械手运动的表示方法2.1.2机械手的机构和运动学正运动学与逆运动学Robotics运动2.1机械手运动的表示方法2.1.3运动学、静力学、动力学的关系手爪力F与关节驱动力静态时的关系：静力学Robotics运动2.1机械手运动的表示方法2.1.3运动学、静力学、动力学的关系驱动力矩与关节位置关节速度、关节加速度的关系动力学Robotics运动2.1机械手运动的表示方法2.1.3运动学、静力学、动力学的关系Robotics运动2.2手爪位置和关节变量的关系2.2.1手爪位置和姿态的表示方法ΣB基坐标

3、系ΣE手爪坐标系BpE∈R3x1:手爪坐标系原点在基坐标中的位置向量BRE∈R3x3:坐标变换矩阵Robotics运动2.2手爪位置和关节变量的关系2.2.2姿态变换矩阵同一点P在两个坐标系中的坐标：假设：可写为：Robotics运动2.2手爪位置和关节变量的关系2.2.2姿态变换矩阵BRA：姿态坐标变换阵有如下性质：Robotics运动2.2手爪位置和关节变量的关系2.2.3齐次变换两个坐标系中位姿关系：上式称为齐次变换矩阵Robotics运动2.2手爪位置和关节变量的关系2.2.3齐次变换对二自由

4、度机械手Robotics运动2.2手爪位置和关节变量的关系2.2.3齐次变换利用上式的确步骤：1）建立连杆坐标系，并用连杆长度和关节变量，求相邻坐标系的位姿关系2）求相邻坐标系的齐次变换矩阵；3）利用上式求总变换Robotics运动2.2手爪位置和关节变量的关系2.2.3齐次变换Robotics运动2.2手爪位置和关节变量的关系2.2.3齐次变换Robotics运动2.2手爪位置和关节变量的关系2.2.3齐次变换Robotics运动2.3雅可比矩阵2.3.1雅可比矩阵的定义机器人正运动学方程：，这里其

5、中：n>m:冗余机器人Robotics运动2.3雅可比矩阵2.3.1雅可比矩阵的定义J：雅可比矩阵Robotics运动2.3雅可比矩阵2.3.1雅可比矩阵的定义例：两自由度机械手的雅可比矩阵Robotics运动2.3雅可比矩阵2.3.2关节速度和手爪速度的几何学关系Robotics运动2.3雅可比矩阵2.3.2关节速度和手爪速度的几何学关系Robotics运动2.4手爪力和关节驱动力的关系2.4.1虚功原理Robotics运动2.4手爪力和关节驱动力的关系2.4.2机械手静力学关系式的推导手爪的虚位移

6、手爪的虚位移手爪力关节驱动力Robotics运动2.4手爪力和关节驱动力的关系2.4.2机械手静力学关系式的推导Robotics运动2.4手爪力和关节驱动力的关系2.4.2机械手静力学关系式的推导Robotics运动2.5机械手运动方程式的求解2.5.1惯性矩Robotics运动2.5机械手运动方程式的求解2.5.1惯性矩绕一端旋转惯性矩绕重心旋转惯性矩Robotics运动2.5机械手运动方程式的求解2.5.2牛顿-欧拉方程式Robotics运动2.5机械手运动方程式的求解2.5.2牛顿-欧拉方程式R

7、obotics运动2.5机械手运动方程式的求解2.5.3拉格郎日运动方程式Robotics运动2.5机械手运动方程式的求解2.5.3拉格郎日运动方程式Lagrange方程T:系统动能；qi:广义坐标；Qi:对应于广义坐标的广义力当主动力为势力时，方程变为：L:Lagrange函数Robotics运动2.5机械手运动方程式的求解2.5.3拉格郎日运动方程式当主动力中有非势力时：Qj:为非势的广义力当含有粘性阻尼时，方程变为：，Φ：瑞利耗三散函数Robotics运动2.5机械手运动方程式的求解2.5.3拉

8、格郎日运动方程式例：图示为振动系统方程1。动能2。势能Robotics运动2.5机械手运动方程式的求解2.5.3拉格郎日运动方程式3。耗散函数4。拉格朗日函数Robotics运动2.5机械手运动方程式的求解2.5.3拉格郎日运动方程式Robotics运动2.5机械手运动方程式的求解2.5.3拉格郎日运动方程式是第i个连杆质量中心的位置向量Robotics运动2.5机械手运动方程式的求解2.5.3拉格郎日运动方程式Robotics运动2.5机械手运动方程式