机器人运动学正解逆解课件.pptx

《机器人运动学正解逆解课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机器人运动学正解逆解课件.pptx（23页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、机器人运动学正解逆解课件机器人运动学概述机器人运动学正解机器人运动学逆解机器人运动学正逆解的对比与联系机器人运动学正逆解的实例分析contents目录01机器人运动学概述机器人运动学是研究机器人末端执行器位姿与关节变量之间的关系的学科。定义根据机器人的结构和运动特性，可以分为串联机器人和并联机器人。分类定义与分类给定机器人关节变量，求解末端执行器位姿的过程。给定末端执行器位姿，求解机器人关节变量的过程。运动学正解与逆解的概念运动学逆解运动学正解 运动学正解与逆解的重要性提高机器人工作效率通过精确控制机器人关节变量，实现快速、准确的末端执行器位姿调整，提高工作效率。实现复杂运动轨迹利用运动学正解

2、与逆解，可以规划出复杂的运动轨迹，满足各种应用需求。优化机器人结构通过运动学分析，可以对机器人结构进行优化设计，提高机器人的性能和稳定性。02机器人运动学正解正解的基本概念正解是指机器人末端执行器从某一初始位置和姿态到达目标位置和姿态所需经过的关节角度值。正解是机器人运动学中的基本问题，是实现机器人精确控制和自主导航的基础。通过建立机器人运动学模型，利用几何学和代数学的方法求解正解。解析法通过迭代和优化的方法求解正解，适用于复杂和不确定环境下的机器人运动控制。数值法正解的求解方法123在生产线上的机器人需要精确控制其末端执行器的位置和姿态，正解是实现这一目标的关键。工业自动化在太空探索和卫星维

3、护等任务中，机器人需要实现高精度和高稳定性的运动，正解是保证其性能的关键因素。航空航天在手术机器人和康复机器人的应用中，正解对于实现精确的手术操作和康复治疗具有重要意义。医疗领域正解的应用场景03机器人运动学逆解逆解定义逆解是机器人末端执行器相对于目标点的位置和姿态的求解过程，即给定目标点坐标，求解机器人关节角度的过程。逆解的必要性在实际应用中，往往需要知道机器人如何通过调整关节角度来达到目标位置和姿态，因此逆解是机器人运动学中的重要组成部分。逆解的基本概念代数法01通过建立机器人关节角度与目标点坐标之间的方程组，利用数学软件求解方程组得到关节角度。这种方法适用于简单的机器人结构，但对于复杂机

4、器人结构求解过程可能较为繁琐。数值法02通过迭代或搜索的方法，不断逼近目标点坐标，最终得到满足要求的关节角度。这种方法适用于复杂机器人结构，但求解时间较长且可能存在局部最优解。解析法03通过几何学和代数学的方法，直接求解关节角度与目标点坐标之间的关系，得到精确解。这种方法适用于特定机器人结构，且求解速度快，但适用范围有限。逆解的求解方法在机器人路径规划中，需要知道每个关节的角度变化来生成机器人的运动轨迹。逆解可以用于求解每个关节的角度变化，从而得到机器人的运动轨迹。路径规划在机器人力控制中，需要知道每个关节的角度变化来调整机器人的姿态和力矩。逆解可以用于求解每个关节的角度变化，从而调整机器人的

5、姿态和力矩。机器人力控制在机器人定位中，需要知道每个关节的角度变化来调整机器人的位置和姿态。逆解可以用于求解每个关节的角度变化，从而调整机器人的位置和姿态。机器人定位逆解的应用场景04机器人运动学正逆解的对比与联系03均需要满足运动学约束正解和逆解都需要满足机器人的运动学约束，如关节角度限制、连杆干涉等。01均基于机器人关节和连杆参数正解和逆解都依赖于机器人的关节和连杆参数，如关节角度、连杆长度等。02均涉及坐标变换正解和逆解都涉及到坐标变换，即从基础坐标系到末端执行器坐标系的变换。正逆解的相似之处使用的数学模型不同正解通常使用正向运动学模型，而逆解使用逆向运动学模型。求解难度不同正解相对简单

6、，因为它是正向模型，而逆解可能存在多解或无解的情况，需要采用优化算法或迭代算法求解。求解目标不同正解的目标是求出使末端执行器达到目标位姿的关节角度，而逆解的目标是求出给定关节角度下的末端执行器位姿。正逆解的差异之处正逆解是相互依存的在机器人操作中，正解和逆解常常是交替使用的。首先通过正解计算出使末端执行器达到目标位姿的关节角度，然后在执行过程中可能需要根据实际情况调整关节角度，这时就需要用到逆解。可以通过雅可比矩阵实现转换雅可比矩阵是正解和逆解之间的桥梁，它描述了末端执行器位姿与关节角度之间的线性关系。通过雅可比矩阵，可以方便地在正解和逆解之间进行转换。正逆解的联系与转换05机器人运动学正逆解

7、的实例分析简单模型，基础求解方法 两关节机器人是一个简单的模型，其运动学正解和逆解可以通过基本的几何和代数方法进行求解。正解涉及到从关节角度推算出末端执行器的位置和姿态，而逆解则是从末端执行器的位置和姿态反推出关节角度。实例一：两关节机器人的正逆解求解中等复杂度，需要使用矩阵运算 三关节机器人相对于两关节机器人更为复杂，其运动学正解和逆解需要使用矩阵运算进行求解。正解涉及到使用齐次变换矩阵来描述关节角度与末端执行器位置和姿态之间的关系，而逆解则是通过雅可比矩阵来描述末端执行器的微分运动与关节角度之间的关系。实例二：三关节机器人的正逆解求解高复杂度，需要使用数值方法 四关节机器人具有更高的自由度，其运动学正解和逆解的求解难度较大。正解通常需要使用数值方法进行迭代求解，而逆解则需要通过优化算法来寻找最优解。此外，四关节机器人的运动学正逆解还涉及到非线性问题，需要使用非线性优化方法进行求解。实例三：四关节机器人的正逆解求解THANKS感谢观看