DH坐标系建立ppt课件

。2.8运动学正反解的基础知识得到解决。坐标变换的最终目的是确定机器人杆之间的相互位置关系。关节角度值用于计算末端执行器的空间位置(正向运动学)或估计末端执行器在所需位置的关节角度(反向运动学)。主要包括以下内容：1)相对成员坐标系的确定；2)建立每个连杆的模型矩阵A；3)正向运动学算法；4)逆运动学算法。在机器人中，通常有两种关节：旋转关节和移动关节。与人体关节不同，一般的机器人关节是一个自由度的关节。其目的是简化力学、运动学和机器人控制。旋转接头提供旋转自由度，移动接头提供运动自由度，并且接头通过固定杆连接。旋转关节有两种基本形式：铰链和两个杆的相对旋转。关节、杆、机器人杆是连接两个关节的固定物体(机器)。机器人杆的主要目的是保持关节和每个相关末端关节之间的固定关系。机器人端杆只有一个关节，并且最靠近末端(或框架)。在离框架最远的一端，通常有一个爪。为了更容易、更清楚地解释机器人末端与其关节之间的关系，本课程仅选取有限数量的杆作为研究对象。事实上，为了使机器人更容易制造，在机器人制造中也使用了类似的限制。给出了以下八种常见的杆构型：(1)两个平行的旋转接头，两个轴之间没有扭转；连杆参数Ln连杆长度；如果将连杆的中心线视为X方向，并且从接头n-1到接头N沿xn-1方向有一定的距离，则整个连杆可以绕接头n-1旋转一个角度N，该角度被视为两个连杆之间的夹角，是一般旋转接头的变量；同时，关节轴被认为是Z方向并围绕zn-1旋转；y轴由右手定则决定。(2)Xn-1:垂直于两根连杆的公共垂直线Xn-1=Zn-1Zn(3)Yn-1:根据右手定则，确定2:确定参数(1)连杆的长度Ln:Zn-1沿Xn-1的Zn距离；(2)两个关节轴的扭转角n:Zn-1Zn绕xn的旋转角；(3)dn:两根连杆之间的偏移量：xn-1xn沿zn-1的距离，0；(4)n:两个连杆之间的角度，Xn-1Zn-1周围的Xn角度，可变。(2)两个旋转接头在空间上在两个轴之间形成90的扭转；连杆参数Ln连杆长度；如果将连杆的中心线视为x方向，并且从接头n-1到接头n沿xn-1方向有一定距离，则整个连杆可以绕接头n-1旋转一个角度n，该角度被视为两个连杆之间的夹角，该角度是一般旋转接头的变量；同时，关节轴被认为是Z方向并围绕zn-1旋转；y轴由右手定则决定。(2) xn-1: xn-1: XN-1=锌-1 锌(3) YN-1:根据右手定则，确定(1)连杆长度Ln:锌-1 锌沿XN-1的距离；(2)两关节轴的扭转角n:Zn-1Zn绕xn的旋转角，90；(3)dn:两根连杆之间的偏移量：xn-1xn沿zn-1的距离，0；(4)n:两个连杆之间的角度，Xn-1Zn-1周围的Xn角度，可变。嘿。嘿。3)两个旋转关节垂直轴相交；两个关节的旋转轴相交，连杆参数Ln=0；关节轴被认为是Z方向；x方向由两个z轴决定，y方向由右手定则决定。Dn是偏移值。(2) xn-1: xn-1=zn-1zn (3) yn-1:根据右手定则，确定(1)连杆长度ln:Zn-1Zn沿xn-1的距离，两个轴的交点为0；(2)两个关节轴的扭转角n:Zn-1Zn绕xn-90的旋转角；(3)dn:两个连杆之间的偏移：Xn-1和Xn之间沿zn-1的距离，DN；(4)n:围绕zn-1的连杆角度，可变。(4)两个旋转接头相互垂直并重合。链接参数Ln=0；关节轴被认为是Z方向；x方向由两个z轴决定，而原点由n-1坐标系确定，坐标系及其相关参数确定如下：首先，确定坐标系：(1)确定Zn-1(旋转轴轴线、柱方向线轴线)(2)Xn-1:Xn-1=Zn-1zn(3)Yn-1:确定2根据右手定则，确定参数(1)连杆长度Ln: Zn-1 沿Xn-1的距离，两个轴相交0；(2)两关节轴的扭转角n:Zn-1Zn绕xn的旋转角，90；(3)dn:两根连杆之间的距离：xn-1xn沿zn-1的移动距离，0；(4)n:围绕zn-1的连杆角度，可变。(5)两个移动柱的连接处相互垂直并相交。链接参数Ln=0；关节的轴线方向为Z方向；X方向由Z轴决定，Y方向由右手定则决定。Dn和dn 1是列联合变量。坐标系及其相关参数的确定：首先，坐标系的确定(1)确定Zn-1(旋转轴的轴线，柱轴的方向线)(2)Xn-1，xn-1=zn-1zn(3)Yn-1:根据右手定则确定参数(1)确定连杆长度ln: Zn-1 沿Xn-1的距离，两轴相交0；(2)两个关节轴的扭转角n:Zn-1Zn绕xn-90的旋转角；(3)dn:运动关节运动变量；(4)n:活动关节的旋转角度为0。(6)旋转接头和移动柱接头相互垂直并相交；链接参数Ln=0；旋转关节轴线方向和移动关节的移动方向为Z方向；X方向由Z轴决定，Y方向由右手定则决定。n是旋转关节变量，dn 1是移动关节变量。坐标系及其相关参数的确定：首先，坐标系的确定(1)确定Zn-1(旋转轴的轴线，柱轴的方向线)(2)Xn-1，xn-1=zn-1zn(3)Yn-1:根据右手定则确定参数(1)确定连杆长度ln: Zn-1 沿Xn-1的距离，两轴相交0；(2)两个关节轴的扭转角n:Zn-1Zn绕xn-90的旋转角；(3)dn 1:移动关节运动变量，dn=偏移；(4)n:旋转关节变量。(7)移动柱接头和旋转接头相互平行；链路参数ln=偏移；关节的轴线方向为Z方向；x方向由z轴决定，y方向由右手定则决定。旋转和平移关节变量为n和dn 1。坐标系及其相关参数的确定：首先，坐标系的确定(1)确定Zn-1(旋转轴的轴线，柱轴的方向线)(2)Xn-1，xn-1=zn-1zn(3)Yn-1:根据右手定则确定两个；二、参数的确定(1)连杆长度ln: Zn-1 Zn沿xn-1的距离；(2)两关节轴的扭转角n:Zn-1Zn绕xn的旋转角，0；(3)dn 1:运动关节运动变量；(4)n:旋转关节变量。(8)移动柱接头和旋转接头相互垂直；链接参数Ln=0；关节的轴线方向为Z方向；x方向由z轴决定，y方向由右手决定。Dn是偏移值。坐标系及其相关参数的确定：首先，坐标系的确定(1)确定Zn-1(旋转轴的轴线，柱轴的方向线)(2)Xn-1，xn-1=zn-1zn(3)Yn-1:根据右手定则确定参数(1)确定连杆长度ln: Zn-1 沿Xn-1的距离，两轴相交0；(2)两关节轴的扭转角n:Zn-1Zn绕xn的旋转角，90；(3)dn:运动关节运动变量；(4)n 1:旋转关节变量。2.8D-H表示法，学习目标：1了解D-H方法的原理2学习用D-H方法对机器人建模，学习重点：1给关节指定参考坐标系2制定D-H参数表3使用参数表计算传递矩阵，1背景简介：1955年，Denavit和Hartenberg提出了这种方法，它成为表示机器人和对机器人建模的标准方法，并被广泛使用。第二个基本思想是首先为每个关节指定一个坐标系，然后确定从一个关节到下一个关节的变化步骤。这反映在两个相邻参考坐标系之间的变化上。通过组合所有变化，末端接头和之间的总变化，3。x轴确定规则案例1:两个关节的Z轴既不平行也不相交。两个Z轴的公共垂直方向被视为X轴方向。命名规则与Z轴相同，X轴确定规则。案例2:两个关节的Z轴平行。此时，两个Z轴之间有无数条公共垂直线。可以选择与先前关节的公共垂直线共线的公共垂直线。情况3:当两个关节的Z轴相交时，两个Z轴的交叉积方向作为X轴。Y轴和变量确定规则，4。Y轴确定原理是将X轴和Z轴的微分积方向作为Y轴方向。(右手)5。变量选择原理使用角度来表示绕Z轴的旋转角度，D表示Z轴上两个相邻公共垂直线之间的距离，A表示每个公共垂直线的长度(关节偏移)，角度表示两个相邻Z轴之间的角度，也称为关节扭转。一般来说，只有和d是联合变量。对于到达下一个坐标系的标准运动，我们可以通过以下运动将一个参考坐标系转换到下一个坐标系。1围绕锌轴旋转，这使得Xn 1和Xn彼此平行，。这样，实现了从一个坐标系到下一个坐标系的转换，并且列出了转换矩阵，因为所有的运动都是相对于当前坐标系的。因此，总变换矩阵A等于每个变换矩阵的右乘法。结果如下：通过类比，总的变换矩阵为：嘿。D-H参数表。各参数由原理图确定，D-H参数表如下：将各参数代入矩阵方程，进一步求解，即可得到运动学方程。如例2.11的图所示，已知一种双杆机构，两杆的长度分别为l1和l2，角度变量为，1)确定零位；2)建立连杆坐标系3)确定参数；4)确定工作空间，例2.12如图所示，已知一个双杆机构，一个杆偏移为d1，两个杆长度为l2，角度变量为：1)建立一个连杆坐标系；2)确定参数；3)确定工作空间，例2.13如图所示，已知一个双杆机构，一个杆偏移为d1，另一个杆偏移为d2，变量为D2: 1)建立一个连杆坐标系；2)确定参数；3)确定工作空间，如图例2.14所示，已知一个或两个杆机构：1)建立连杆坐标系；2)确定参数；3)确定工作空间，如图2.15所示，已知一个或两个杆机构：1)建立连杆坐标系；2)确定参数；3)确定工作空间，示例2.19。对于下图所示的简单机器人，根据D-H法建立必要的坐标系和参数表。第一步是根据用D-H法建立坐标系的规则建立坐标系。第二步是将坐标系简化成熟悉的画线形式。第三步是根据建立的坐标系确定参数，并将其写入D-H参数表。第四步是将参数代入A矩阵得到。第五步是获得2.9机器人的总变化矩阵、思维问题和逆运动学解。让我们通过下面的例子来理解求解机器人逆运动学的一般步骤。例2.19最后一个方程是求逆运动学方程的解，它可以根据第3行和第4列元素的对应等式获得，并将上述两个矩阵依次向左相乘，得到：根据元素1，4和元素2，4，可以得到：将上述两个方程两边的平方相加，并利用和差积公式得到。它是已知的，所以它可以得到：等等，并且把A1A4的倒数分别乘以等式2.19的两边，它可以得到，机器人的逆运动学解，因此，它可以被计算。接下来，通过使用等式c12=