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外文翻译--坐标系变换和速度分解控制方法 中文版.doc

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外文翻译--坐标系变换和速度分解控制方法 中文版.doc

坐标系变换和分解速度控制方法一个机器人是由关节连接着的连杆组成,在运动学分析中,它被描述为连杆的铰链和关节。在它的一端的铰链起着支撑作用,另一端是末端效应器或机械手。机器人控制要求末端的效应器或机械手能够精确地移动到空间指定点,完成任务。在执行任务时,机器人的末端效应器必须通过规划好的特殊路径。这一部分将来讨论一种简单的数学方法在描述末端效应器和基坐标之间关系中的应用。机器人的末端效应器在空间的位置和方位及方向必须得以描述和控制。在机器人中许多关节的位置和方位,需要通过其他关节与基准的坐标变换来决定。如果这个机器人有六个关节或者六个自由度,那么机器人必须设定六次坐标变换,对于每一个关节,坐标变换涉及到这一关节的坐标与前一连杆关节的坐标。1坐标变换1.1关节—球坐标变换球坐标是定义为机器人的基坐标,这些坐标是通过机器人的基准关节或已知的一段距离。我们通常习惯把基坐标定义为X0轴、Y0轴和Z0轴在坐标原点O处构成。关节坐标是定义为坐标中心设置在一个特殊的关节,一个滑动关节或者是移动关节上,沿着移动方向一个坐标一个坐标的设置。在转动关节上,一坐标轴线是平行于关节轴线。如图6.23所示,在一个机器人上连续关节之间的关系。关节I可以认为是一个基准关节。下一个向着末端效应器的关节已被标记物1号,每相连的关节都标有数码,用于与前一关节相互区别开了。连杆的标记方法与关节的标记方法是相同的。它们的标记方法如图6.23所示,在这种特殊情况下,使用笛卡尔坐标系(x,y,z)表示,如果,我们选择把I定义为1.那么第一根连杆为1号,第一个关节的坐标为(x0,y0,z0),我们把它认为是固定在基准上。1.2坐标系参数每一个坐标系通常是由四个参数所决定的,这些参数是用来对这一坐标系与前一坐标系之间的相互关系进行描述,这种数学方法是由Denavit和Hartenbery与1955年首次提出,这一方法提供了在同一基体上的必要参数,是坐标变换的一种简单的方法。在设定的四个参数中,其中有两个是距离参数,另外两个是角度参数,这些参数是用希腊字母O-I,Si,ai,ei.表示,如图6.23所示。坐标系的方位是由如下两条准则所决定的。(1)Zi-1轴轴线沿着第I个关节移动方向。(2)XI轴是垂直于Zi-1轴线,且指向远处。在笛卡尔坐标系中,X轴总是垂直于Z轴,因此,准则(2)的意思是xi轴与Zi-1轴Zi轴都

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