机器人技术基础及应用 课件 项目二 认识机器人运动控制+任务一 认识工业机器人位姿

机器人技术基础及应用教研室：机器人技术

项目二认识工业机器人运动控制

任务一认识工业机器人位姿目录任务工单2任务提出1任务准备3任务总结5任务实施4一、任务提出任务提出机器人运动学研究包含两类问题:一类是机器人的关节变量已知，用正向运动学来确定机器人末端执行器的位姿，即正运动学分析问题;另一类是使机器人的末端执行器放特定的位置上，并且具有特定的姿态，用逆向运动学来计算出每一个关节变量的值，即运动学分析问题。正问题的解简单且唯一，逆问题的解是复杂的，且具有多解性，求解时需要技巧和经验。二、任务工单任务工单项目名称项目二

初识工业机器人运动控制任务名称任务一

初识工业机器人位姿实训场地

实训设备

学

时

班

级

学号

姓

名

工位号

知识目标（1）了解工业机器人运动学的主要问题。（2）了解工业机器人点的位置。（3）了解工业机器人的坐标系方位。（4）了解工业机器人刚体、末端执行器的位姿描述。技能目标（1）能够计算工业机器人的刚体位姿。素质目标（1）增长见闻、关注行业；（2）安全生产、提高效率；（3）文明生产、保证质量；（4）提升自信、服务产业。任

务

内

容1.工业机器人运动学的主要问题。

2.计算工业机器人刚体的位姿描述。

3.描述工业机器人末端执行器位姿的四要素。三、任务准备（一）思维导图三、任务准备（二）知识详解1.点的位置在直角坐标系

中，空间任一点的位置可用3×1的位置矢量

表示，。位置矢量可表示为

三、任务准备2.坐标系方位（二）知识详解相对于坐标系三、任务准备2.坐标系方位（二）知识详解相对于坐标系三、任务准备3.齐次坐标（二）知识详解三、任务准备3.齐次坐标（二）知识详解三、任务准备4.刚体的位姿描述（二）知识详解三、任务准备4.刚体的位姿描述（二）知识详解三、任务准备4.刚体的位姿描述（二）知识详解三、任务准备5.机器人末端执行器位姿（二）知识详解四、任务实施1.填空题（1）实际结构中，关节由驱动器驱动，驱动器一般要通过

（如用电动机或马达驱动）或机构（如用液压缸）来驱动操作臂运动，实现要求的关节运动。（2）Denavit和Hartenberg提出一种通用的方法，用一个4x4的齐次变换矩阵描述相邻两连杆的空间关系，从而推导出“

”相对于“固定坐标系”的齐次变换矩阵，建立操作臂的运动方程。（3）如果4×1列阵中的第4个元素为0，且，则表示某

（或某轴）的方向。（4）如果4×1列阵中的第4个元素不为

，则表示空间某点的位置。（5）由于机器人的每一个连杆均可视为一个刚体，若给定了刚体上某一点的位置和该刚体在空间的姿态，则这个刚体在空间上是唯一确定的，可以用唯一的一个

矩阵进行描述。四、任务实施2.判断题（1）工业机器人逆向运动学是工业机器人控制的基础，正向运动学又是逆向运动学的基础。（）（2）工业机器人相邻连杆之间的相对运动不是旋转运动就是平移运动，这种运动体现在连两个连杆的关节上。（）（3）物理上的旋转运动或平移运动在数学上可以用矩阵代数来表达，这种表达称为坐标变换。（）（4）工业机器人关节在开链机构简图中，关节符号只表示了运动关系。（）（5）工业机器人关节变量的改变导致连杆的运动，从而