課程簡(jiǎn)介總學(xué)時(shí)數(shù)：32；授課起止周數(shù)：1~16本門課程主要講授機(jī)器人學(xué)的基本理論和相關(guān)技術(shù)，介紹機(jī)器人技術(shù)的現(xiàn)狀、應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)；系統(tǒng)地講解并描述機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)器人靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)、機(jī)器人的軌跡規(guī)劃等方面的基礎(chǔ)理論和方法，簡(jiǎn)要講解并描述機(jī)器人的傳感與反饋、機(jī)器人限制、機(jī)器人智能等方面的基本原理和應(yīng)用技術(shù)。主要參考文獻(xiàn)（1）機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論[美]JohnJ.Craig著，贠超等譯，機(jī)械工業(yè)出版社，2006；（2）機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論——分析、系統(tǒng)及應(yīng)用，[美]SaeedB.Niku著，孫福春等譯，電子工業(yè)出版社，2004；（3）機(jī)器人學(xué)[美]付京遜等著，中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1989；（4）機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)，龔振邦等，電子工業(yè)出版社，1995；（5）機(jī)器人學(xué)蔡自興，清華高校出版社，2000；（6）并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)理論及限制黃真等著，機(jī)械工業(yè)出版社，1997。第一章緒論1.1.1機(jī)器人的定義機(jī)器人問(wèn)世已有幾十年，但沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的看法。緣由之一是機(jī)器人還在發(fā)展，另一緣由主要是因?yàn)闄C(jī)器人涉及到了人的概念，成為一個(gè)難以回答的哲學(xué)問(wèn)題?；蛟S正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)建空間。美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)（RIA)：一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過(guò)程序動(dòng)作來(lái)執(zhí)行各種任務(wù)，并具有編程實(shí)力的多功能操作機(jī)。美國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局：一種能夠進(jìn)行編程并在自動(dòng)限制下完成某些操作和移動(dòng)作業(yè)任務(wù)或動(dòng)作的機(jī)械裝置。1.1機(jī)器人的定義、發(fā)展歷史及分類1987年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的定義：“工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)限制的操作和移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)局：一種機(jī)械裝置，在自動(dòng)限制下，能夠完成某些操作或者動(dòng)作功能。英國(guó)：貌似人的自動(dòng)機(jī)，具有智力的和聽(tīng)從于人的但不具有人格的機(jī)器。中國(guó)：我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，這種機(jī)器具備一些與人或生物相像的智能實(shí)力，如感知實(shí)力、規(guī)劃實(shí)力、動(dòng)作實(shí)力和協(xié)同實(shí)力，是一種具有高度靈敏性的自動(dòng)化機(jī)器”。盡管各國(guó)定義不同，但基本上指明白作為“機(jī)器人”所具有的二個(gè)共同點(diǎn)：是一種自動(dòng)機(jī)械裝置，可以在無(wú)人參與下，自動(dòng)完成多種操作或動(dòng)作功能，即具有通用性?？梢栽倬幊?，程序流程可變，即具有柔性(適應(yīng)性）。機(jī)器人是20世紀(jì)人類宏大的獨(dú)創(chuàng)。比爾?蓋茨預(yù)言：機(jī)器人即將重復(fù)PC機(jī)崛起的道路，徹底變更這個(gè)時(shí)代的生活方式。機(jī)器人學(xué)集中了機(jī)械工程、材料科學(xué)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)限制理論及人工智能等多學(xué)科的最新探討成果，代表了機(jī)電一體化的最高成就，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。1.1.2機(jī)器人的發(fā)展歷史1920年，捷克作家卡雷爾·卡佩克發(fā)表了科幻劇本《羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人》?？ㄅ蹇嗽趧”局邪呀菘苏Z(yǔ)“Robota”寫(xiě)成了“Robot”，引起了大家的廣泛關(guān)注，被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。1950年,美國(guó)作家埃薩克·阿西莫夫在科幻小說(shuō)《I，Robot》中首次運(yùn)用了“Robotics”，即“機(jī)器人學(xué)”。阿西莫夫提出了“機(jī)器人三原則”：1、機(jī)器人不應(yīng)損害人類,且在人類受到損害時(shí)不行袖手旁觀；2、機(jī)器人應(yīng)遵守人類的叮囑，與第一條違反的叮囑除外；3、機(jī)器人應(yīng)能疼惜自己，與第一條相抵觸者除外。

機(jī)器人學(xué)術(shù)界始終將這三原則作為機(jī)器人開(kāi)發(fā)的準(zhǔn)則，阿西莫夫因此被稱為“機(jī)器人學(xué)之父”。1954年，美國(guó)人GeorgeC.Devol提出了第一個(gè)工業(yè)機(jī)器人方案并在1956年獲得美國(guó)專利。

1960年，Conder公司購(gòu)買專利并制造了樣機(jī)。

1961年，Unimation公司（通用機(jī)械公司）成立，生產(chǎn)和銷售了第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器“Unimate”，即萬(wàn)能自動(dòng)之意。1962年，A.M.F.（機(jī)械與鑄造）公司，研制出一臺(tái)數(shù)控自動(dòng)通用機(jī)，取名“Versatran”，即多用途搬運(yùn)之意，并以“IndustrialRobot”為商品廣告投入市場(chǎng)。

1967年，Unimation公司第一臺(tái)噴涂用機(jī)器人出口到日本川崎重工業(yè)公司。1968年，第一臺(tái)智能機(jī)器人Shakey在斯坦福探討所誕生。1972年，IBM公司開(kāi)發(fā)出直角坐標(biāo)機(jī)器人。1973年，CincinnatiMilacron公司推出T3型機(jī)器人。1977年，日本學(xué)者Okada研制出了首臺(tái)多指敏捷手樣機(jī)。1978年，第一臺(tái)PUMA機(jī)器人在Unimation公司誕生；Hunt將6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)用于機(jī)器人操作器。1981年，日本山梨高校牧野洋開(kāi)發(fā)出了SCARA型機(jī)器人。1982年，Westinghouse公司兼并Unimation公司，隨后又賣給了瑞士的Staubli公司。1988年，CMU高校研制出可重構(gòu)模塊化機(jī)械手系統(tǒng)RMMS。1990年，CincinnatiMilacron公司被瑞士ABB公司兼并。1996年，本田公司研制出P2仿人機(jī)器人，2000年推出ASIMO。2008年，美國(guó)波士頓動(dòng)力公司研制出“大狗”(BigDog)機(jī)器人；英國(guó)科學(xué)家研制了首個(gè)有生物腦的機(jī)器人“米特·戈登”(MeetGordon)。60～70年頭，是機(jī)器技術(shù)獲得巨大發(fā)展的階段，這一時(shí)期的機(jī)器人以示教再現(xiàn)型為主，稱為第一代機(jī)器人。80年頭，機(jī)器人在發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)中大量普及應(yīng)用，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配。日本的機(jī)器人總裝機(jī)量占世界第一，被稱為“機(jī)器人王國(guó)”。日本的“Motorman”、“SCARA”，德國(guó)的“KUKA”，瑞士的“Ansia”等工業(yè)機(jī)器人都是國(guó)際知名品牌。同時(shí)，機(jī)器人技術(shù)快速向各個(gè)領(lǐng)域拓展，機(jī)器人的感知技術(shù)得到相應(yīng)的發(fā)展，產(chǎn)生其次代機(jī)器人（感知型機(jī)器人）。90年頭，機(jī)器人技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用更為廣泛，如軍用、醫(yī)療、服務(wù)、消遣等領(lǐng)域，并起先向智能型（第三代）機(jī)器人發(fā)展，仿朝氣器人也得到了快速發(fā)展?？偟目磥?lái)，機(jī)器人的發(fā)展呈現(xiàn)出以下的一些特點(diǎn)：進(jìn)入二十一世紀(jì)后，機(jī)器人技術(shù)由量向質(zhì)發(fā)展，軍用、醫(yī)療、服務(wù)、助老助殘、消遣等成為機(jī)器人技術(shù)探討的熱點(diǎn)領(lǐng)域，產(chǎn)生了一些有市場(chǎng)影響力的產(chǎn)品，如，“Aibo”機(jī)器狗，“達(dá)芬奇”醫(yī)療機(jī)器人，Roomba清掃機(jī)器人的銷量已超過(guò)250萬(wàn)個(gè)。智能型機(jī)器人成為學(xué)術(shù)探討的重點(diǎn)方向。如，已研制出由人或動(dòng)物意識(shí)限制的機(jī)械手等。當(dāng)然，目前各個(gè)時(shí)期的機(jī)器人產(chǎn)品仍占有確定的市場(chǎng)。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展形成了新學(xué)科—機(jī)器人學(xué)。建立了相應(yīng)學(xué)術(shù)組織，定期舉辦各種學(xué)術(shù)溝通和產(chǎn)品展示活動(dòng)。國(guó)際雜志：《RobticsResearch》、《Robotica》、IEEEtransactiononRoboticsandAutomation等。我國(guó)機(jī)器人技術(shù)起步較晚，20世紀(jì)70年頭末，一些院校和企業(yè)，起先研制專用機(jī)械手，80年頭初，開(kāi)發(fā)小型的教化機(jī)器人。1985年哈工大研制出國(guó)內(nèi)首臺(tái)弧焊機(jī)器人（華宇Ⅰ號(hào)），之后，又研制出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人（華宇Ⅱ號(hào)）。進(jìn)入90年頭后，國(guó)家“863”支配把機(jī)器人技術(shù)作為重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)來(lái)支持。建立了“機(jī)器人示范工程中心”和機(jī)器人國(guó)家開(kāi)放試驗(yàn)室（沈陽(yáng)自動(dòng)化所、哈工大）。并由此衍生出機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地：哈爾濱博實(shí)自動(dòng)化設(shè)備公司、沈陽(yáng)新松機(jī)器人公司、北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化所機(jī)器人工程中心等。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)的機(jī)器人技術(shù)探討也在緊跟世界發(fā)展步伐，機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用市場(chǎng)也在逐步形成。1.1.3機(jī)器人的分類機(jī)器人的種類很多?？梢园打?qū)動(dòng)形式、用途、結(jié)構(gòu)和智能水同等觀點(diǎn)劃分１、按驅(qū)動(dòng)形式氣壓驅(qū)動(dòng)

液壓驅(qū)動(dòng)

電驅(qū)動(dòng)

交流伺服驅(qū)動(dòng)

直流伺服驅(qū)動(dòng)

2、按用途劃分（應(yīng)用領(lǐng)域）（1）工業(yè)機(jī)器人弧焊機(jī)器人點(diǎn)焊機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人裝配機(jī)器人噴涂機(jī)器人拋光機(jī)器人（2）特種機(jī)器人空間機(jī)器人

水下機(jī)器人軍用機(jī)器人教學(xué)機(jī)器人

服務(wù)機(jī)器人

醫(yī)用機(jī)器人

排險(xiǎn)救災(zāi)機(jī)器人

固定式移動(dòng)式輪式履帶式足式蛇行3、按智能水平劃分分類名稱簡(jiǎn)要解釋人工操作裝置有幾個(gè)自由度，有操作員操縱，能實(shí)現(xiàn)若干預(yù)定的功能。固定順序機(jī)器人按預(yù)定的不變順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作。可變順序機(jī)器人按預(yù)定的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作。但順序和條件可作適當(dāng)改變。示教再現(xiàn)型機(jī)器人通過(guò)手動(dòng)或其它方式，先引導(dǎo)機(jī)器人動(dòng)作，記錄下工作程序，機(jī)器人則自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。數(shù)控型機(jī)器人不必使機(jī)器人動(dòng)作，通過(guò)數(shù)值、語(yǔ)言等為機(jī)器人提供運(yùn)動(dòng)程序，能進(jìn)行可變程伺服控制。感知型機(jī)器人利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作。機(jī)器人對(duì)環(huán)境有一定的適應(yīng)性。智能機(jī)器人機(jī)器人具有感知和理解外部環(huán)境的能力，即使環(huán)境發(fā)生變化，也能夠成功的完成任務(wù)。第一代第二代第三代1.2機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)入90年頭后,機(jī)器人數(shù)量增長(zhǎng)速度下降,但由于人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、傳感器技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步，使機(jī)器人技術(shù)探討在高水平上進(jìn)行。機(jī)器人在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、旅游業(yè)、醫(yī)療、公共平安、空間和海洋以及國(guó)防等諸多領(lǐng)域獲得越來(lái)越普遍的應(yīng)用。將來(lái)機(jī)器人技術(shù)將有待于在以下方面發(fā)展。一、機(jī)器人機(jī)構(gòu)新型機(jī)器人機(jī)構(gòu)：新型驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)，新型材料，柔性臂，冗余自由度臂，并聯(lián)機(jī)器人。

仿人與仿朝氣構(gòu)：緊湊型多自由度機(jī)構(gòu)，非結(jié)構(gòu)環(huán)境的特殊移動(dòng)機(jī)構(gòu)；

極限環(huán)境下的機(jī)器人機(jī)構(gòu)：如空間、水下等。

微型機(jī)構(gòu)：驅(qū)動(dòng)、元器件、零部件、制造工藝等。二、感覺(jué)技術(shù)各種新型傳感器的開(kāi)發(fā)及其小型化；主動(dòng)視覺(jué)與高速運(yùn)動(dòng)視覺(jué)；多傳感器系統(tǒng)與多信息融合；惡劣工況下的傳感技術(shù)；三、限制技術(shù)先進(jìn)限制理論；分組協(xié)調(diào)限制與群控；人機(jī)交互（虛擬現(xiàn)實(shí)、遙操作和人機(jī)合作）；基于傳感信息的規(guī)劃與導(dǎo)航；機(jī)器智能（自主操作、自主限制、自我學(xué)習(xí)）；多智能體系統(tǒng)。1.3機(jī)器人的組成、構(gòu)型及性能要素1.3.1

機(jī)器人的組成機(jī)器人是一個(gè)高度自動(dòng)化的機(jī)電一體化設(shè)備。從限制觀點(diǎn)來(lái)看，機(jī)器人系統(tǒng)可以分成四大部分：機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、限制系統(tǒng)、感知反饋系統(tǒng)。內(nèi)部傳感器（位形檢測(cè)）控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置外部傳感器（環(huán)境檢測(cè)）處理器關(guān)節(jié)控制器感知反饋系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的動(dòng)作或操作；相當(dāng)于人的肢體。驅(qū)動(dòng)裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)供應(yīng)動(dòng)力；相當(dāng)于人的肌肉、筋絡(luò)。感知反饋系統(tǒng)檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置、速度等信息以及機(jī)器人所處的環(huán)境信息；相當(dāng)于人的感官和神經(jīng)。限制系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)及信息處理，并給出限制信號(hào)；相當(dāng)于人的大腦和小腦。機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部腕部臂部腰部電驅(qū)動(dòng)裝置液壓驅(qū)動(dòng)裝置氣壓驅(qū)動(dòng)裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動(dòng)）1.3.2

機(jī)器人的構(gòu)型

機(jī)器人的機(jī)械配置形式即構(gòu)型多種多樣。最常見(jiàn)的構(gòu)型是用其坐標(biāo)特性來(lái)描述的。

一、工業(yè)機(jī)器人

1、直角坐標(biāo)型(3P)其運(yùn)動(dòng)是解耦的，限制簡(jiǎn)潔。但運(yùn)動(dòng)靈敏性較差，自身占據(jù)空間最大。工作空間為矩形。2、圓柱坐標(biāo)型(R2P)其運(yùn)動(dòng)耦合性較弱，限制也較簡(jiǎn)潔，運(yùn)動(dòng)靈敏性稍好。但自身占據(jù)空間也較大。工作空間為圓柱形。圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人模型Verstran機(jī)器人Verstran機(jī)器人3、極坐標(biāo)型（也稱球面坐標(biāo)型）(2RP)其運(yùn)動(dòng)耦合性較強(qiáng)，限制也較困難。但運(yùn)動(dòng)靈敏性好。占自身?yè)?jù)空間也較小。工作空間為球形。極坐標(biāo)型機(jī)器人模型Unimate機(jī)器人4、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型(3R)其運(yùn)動(dòng)耦合性強(qiáng)，限制較困難。但運(yùn)動(dòng)靈敏性最好，自身占據(jù)空間最小。工作空間為困難曲面體。關(guān)節(jié)型搬運(yùn)機(jī)器人關(guān)節(jié)型焊接機(jī)器人關(guān)節(jié)型機(jī)器人模型5、平面關(guān)節(jié)型(SCARA)僅平面運(yùn)動(dòng)有耦合性，限制較通用關(guān)節(jié)型簡(jiǎn)潔。但運(yùn)動(dòng)靈敏性更好，鉛垂平面剛性好。SCARA型裝配機(jī)器人1、二自由度移動(dòng)機(jī)器人具有一個(gè)移動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)向自由度的移動(dòng)機(jī)器人。

二、移動(dòng)機(jī)器人

B21robot2、三自由度移動(dòng)機(jī)器人具有二個(gè)方向移動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)向自由度的移動(dòng)機(jī)器人，也稱為全方位移動(dòng)機(jī)器人。XR4000robot

二自由度輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)

三自由度輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈敏性比較——3、多自由度移動(dòng)機(jī)器人形式多種多樣，基本都具有全方位移動(dòng)實(shí)力，同時(shí)具有很強(qiáng)的地形適應(yīng)實(shí)力。1、仿生型依據(jù)所仿對(duì)象的運(yùn)動(dòng)特征而定。自由度一般較多，具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和靈敏性，但限制更困難，成本更高，剛性較差。類人型機(jī)器人仿狗機(jī)器人蛇形機(jī)器人

三、特種機(jī)器人

仿禽機(jī)器人仿魚(yú)機(jī)器人仿鳥(niǎo)機(jī)器人六足漫游機(jī)器人2、機(jī)器人化工程機(jī)械高度自動(dòng)化的工程機(jī)械。大型噴漿機(jī)器人機(jī)器人碼垛機(jī)1.3.3

機(jī)器人的性能要素自由度數(shù)衡量機(jī)器人適應(yīng)性和靈敏性的重要指標(biāo)，一般等于機(jī)器人的關(guān)節(jié)數(shù)。機(jī)器人所須要的自由度數(shù)確定與其作業(yè)任務(wù)。負(fù)荷實(shí)力機(jī)器人在滿足其它性能要求的前提下，能夠承載的負(fù)荷重量。

運(yùn)動(dòng)范圍機(jī)器人在其工作區(qū)域內(nèi)可以達(dá)到的最大距離。它是機(jī)器人關(guān)節(jié)長(zhǎng)度和其構(gòu)型的函數(shù)。

運(yùn)動(dòng)速度單關(guān)節(jié)速度；合成速度。精度指機(jī)器人到達(dá)指定點(diǎn)的精確程度。它與機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器的辨別率及反饋裝置有關(guān)。必要時(shí)可進(jìn)行補(bǔ)償。限制模式引導(dǎo)或點(diǎn)到點(diǎn)示教模式；連續(xù)軌跡示教模式；軟件編程模式；自主模式。

其它動(dòng)態(tài)特性如穩(wěn)定性、柔順性等。重復(fù)精度指機(jī)器人重復(fù)到達(dá)同樣位置的精確程度。它不僅與機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器的辨別率及反饋裝置有關(guān)，還與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度及機(jī)器人的動(dòng)態(tài)性能有關(guān)。重復(fù)精度比精度更重要。思索題：1、機(jī)器人的定義、特點(diǎn)2、機(jī)器人的類型3、工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)型及特點(diǎn)4、機(jī)器人的組成5、機(jī)器人的性能指標(biāo)（要素）早期的機(jī)器人（與人相像嗎？）20公斤點(diǎn)焊機(jī)器人點(diǎn)焊機(jī)器人在工作中6公斤弧焊機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人（一）弧焊機(jī)器人在工作中涂膠機(jī)器人龍門式噴漆機(jī)器人SCARA型裝配機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人（二）搬運(yùn)機(jī)器人碼垛機(jī)器人噴漆機(jī)器人“雙鷹”水下機(jī)器人水下掃雷機(jī)器人“探索者號(hào)”水下機(jī)器人MER火星漫游車Marshod火星漫游車CanadaArm太空機(jī)械臂特種機(jī)器人（一）空間機(jī)器人——水下機(jī)器人——美國(guó)“別動(dòng)隊(duì)”無(wú)人機(jī)法國(guó)“紅隼”無(wú)人機(jī)微型無(wú)人機(jī)特種機(jī)器人（二）豹式排雷機(jī)器人（德）“徘徊者”偵察機(jī)器人（美）“手推車”排爆機(jī)器人（英

）機(jī)器人助手（美）軍用機(jī)器人——特種機(jī)器人（三）足球機(jī)器人AIBO機(jī)器狗指揮機(jī)器人迎賓機(jī)器人導(dǎo)盲機(jī)器人跳舞機(jī)器人醫(yī)療機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人——消遣機(jī)器人——室外保安機(jī)器人排爆機(jī)器人（德）消防機(jī)器人防暴機(jī)器人（中）排險(xiǎn)救災(zāi)機(jī)器人——特種機(jī)器人（四）工程用機(jī)器人——管內(nèi)機(jī)器人隧道鑿巖機(jī)器人大型噴漿機(jī)器人1.2操作臂的機(jī)構(gòu)與限制位姿描述：位置和姿態(tài)操作臂正運(yùn)動(dòng)學(xué)：計(jì)算工具坐標(biāo)系相對(duì)于基坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)。一般狀況下，將這個(gè)過(guò)程稱為從關(guān)節(jié)空間描述到笛卡爾空間描述的操作臂位置表示。運(yùn)動(dòng)學(xué)探討物體的運(yùn)動(dòng)，而不考慮引起這種運(yùn)動(dòng)的力。在運(yùn)動(dòng)學(xué)中，我們探討位置、速度、加速度和位置變量對(duì)于時(shí)間或者其他變量的高階微分。操作臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)：給定操作臂末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)，計(jì)算全部可達(dá)給定位置和姿態(tài)的關(guān)節(jié)角。逆運(yùn)動(dòng)學(xué)不像正運(yùn)動(dòng)學(xué)那樣簡(jiǎn)潔。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)學(xué)方程是非線性的，因此很難得到封閉解，有時(shí)甚至無(wú)解。同時(shí)提出了解的存在性和多解問(wèn)題。速度，靜力，奇異性：除了分析靜態(tài)定位問(wèn)題之外，還希望分析運(yùn)動(dòng)中的操作臂。雅克比矩陣：從關(guān)節(jié)空間速度向笛卡爾空間速度的映射。在奇異點(diǎn)雅克比矩陣是不行逆的當(dāng)機(jī)構(gòu)處于這種位姿時(shí)，例如機(jī)槍豎直向上射擊的狀況，機(jī)槍的方向與方位角轉(zhuǎn)軸共線。也就是說(shuō)，當(dāng)處于這點(diǎn)時(shí)，方位角轉(zhuǎn)動(dòng)變更不了機(jī)槍的方向。我們知道我們須要兩個(gè)自由度來(lái)確定機(jī)槍的方位，但在這