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    运动学3-----正向运动学

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    机器人学
    运动学 机器人
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    • xpm00X
      xpm00
      最后由 编辑

      终于到了这个正向运动学了~~~

      上一节说了,机器人学在变换形式上是比图形简单许多的,那么我们就来看看上一节的坐标变换有什么应用。
      22d7eb2d-c54b-46cd-8d09-8399793acd29-image.png
      一、分杆定关节
      记住一句话,向后看关节,就 是指,杆上会固定有两个关节,一个是和杆是同号的,一个是比杆下一号的。
      1.机器人连杆与关节的标号
      先标号,再建系。
      连杆编号:基座为杆0,从基座往后依次定义为杆1,杆2,…,杆i;
      关节编号:杆i离基座近的一端(近端)的关节为关节i,远的一端(远端)为关节i+1。
      为便于理解,这里我把连杆的近端用绿色表示,远端用橙色表示,且远端驱动近端转动。大家只要记住一句话,连杆近端关节的标号和连杆标号是一致的。
      e57eb145-4c53-46bd-8ea0-576886610c2f-image.png
      图1连杆和关节标号

      二、确定Z方向,再确定X方向
      有两种把Z轴放置的位置,一个是Z轴在杆和关节相同的位置,那就是改进DH,就是关节和坐标系相同,另外一个就是Z轴在下一关节位置,这样,坐标系就会比杆的序号多一,这个就是标准DH。
      区别一:连杆坐标系建立的位置不同。SDH方法将连杆i的坐标系固定在连杆的远端,MDH方法把连杆i的坐标系固定在连杆的近端。
      c7857a85-c68a-4cbc-8cb1-18e4f4df7124-image.png
      (a)SDH (b)MDH

      3.影响
      对于树形结构或者闭链机构的机器人来说,按照SDH方法建立的连杆坐标系会产生歧义,因为SDH的建系原则是把连杆i的坐标系建立在连杆的远端,如图3(a)所示,这就导致连杆0上同时出现了两个坐标系。而MDH把连杆坐标系建立在每个连杆的近端,则不会坐标系重合的情况,如图3(b)所示,这就克服了SDH方法建系的缺点。
      eed78546-09b8-48dc-9487-b0067a0fb9bf-image.png
      (a)SDH (b)MDH
      图3 坐标系分配的不同

      然后我们确定X轴的方向,分情况:
      1.MDH
      49e38880-e644-40d6-8de5-486975c8f6b2-image.png
      x轴就是杆的方向,也就是MDH中的X轴就是与关节同序号,指向下一个坐标系,我们就能得到下面这个图:
      e18d3e85-65e1-4d88-9e97-0852a6b206e4-image.png
      2.SDH
      edbc68fe-57da-4d2d-a0c3-090fbeb789fb-image.png
      x轴就是杆的方向,也就是SDH中的X轴就是与关节不同序号,杆的方向是X轴是由上一坐标系指过来,如下图:
      589cefcc-7456-4e27-bc4b-2fb11f1808de-image.png

      确定移动顺序:
      先介绍d,θ,a,α,分别是x轴之间的距离,x轴之间的角度,z轴之间的距离,z轴之间的角度

      1. MDH
        从当前坐标系移动到下一坐标系,因为初始位置就有双方z轴的信息,那就先α—>a移动到下一坐标系上,再进行θ—>d
      2. SDH
        对于SDH,因为初始位置就是有双方x轴的信息,那就四个参数相乘的顺序依次为d—>θ—>a—>α

      也就是两种方法建模取决于初始位置有什么信息。

      三、确定坐标系的初始位置
      44915c1d-e227-4a6c-bbe0-63ef7bd6eda1-image.png
      其实只要关注坐标系在初始位置上有没有同时拥有d和θ的信息,没有的话就是MDH。

      四、正向移动
      这个链接有个例子可以作为习题参考:

      https://www.guyuehome.com/36544

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