第一章

機(jī)器人的定義：工業(yè)機(jī)器人，一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具或者專用

裝置的、通過(guò)可編程序動(dòng)作來(lái)執(zhí)行各種任務(wù)的，具有一定的記憶存儲(chǔ)和感知

能力的，并且具有各種編程能力的多功能機(jī)械手。

機(jī)器人特征：

1）機(jī)器人的動(dòng)作機(jī)構(gòu)具有類似于人或其他生物某些器官（如肢體、感官等）

的功能

2）機(jī)器人具有通用性，工作種類多樣，動(dòng)作程序靈活多變，是柔性加工的重

要組成部分

3）機(jī)器人具有不同程度的智能，如感知、推理、決策、學(xué)習(xí)等

1.4）機(jī)器人具有獨(dú)立性，完整的機(jī)器人系統(tǒng)，在工作中可以不依賴與人的干預(yù)

機(jī)器人的分類：

第一代機(jī)器人（可編程、示教的工業(yè)機(jī)器人）

第二代機(jī)器人（具有一定的感知能力，低級(jí)智能機(jī)器人）

第三代機(jī)器人（具有高度適應(yīng)性的自治機(jī)器人）

按照開(kāi)發(fā)內(nèi)容和目的區(qū)分，可分為以下三類機(jī)器人

?工業(yè)機(jī)器人（IndustrialRobot）:如焊接、噴漆、裝配機(jī)器人。

2.?操縱機(jī)器人（TeleoperatorRobot）：如主從手,遙控排險(xiǎn)、水下作業(yè)機(jī)器

人。

3.?智能機(jī)器人（IntelligentRobot）:如演奏、表演、下棋、探險(xiǎn)機(jī)器人。

機(jī)器人結(jié)構(gòu)：

1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：機(jī)器人的足、腿、手、臂、腰與關(guān)節(jié)等，它是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)和完

成某項(xiàng)任務(wù)所必不可少的組成部分。

2)驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)裝置：用來(lái)有效地驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的裝置，通常采用液壓、電動(dòng)

和氣動(dòng)，有直接驅(qū)動(dòng)和間接驅(qū)動(dòng)二種方式。

4.3)傳感器：是機(jī)器人獲取環(huán)境信息的工具，如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)、力

覺(jué)、滑覺(jué)和接近覺(jué)傳感器等，它們的功能相當(dāng)于人的眼、耳、鼻、皮膚與筋

骨。

5.4)控制器：是機(jī)器人的核心，它負(fù)責(zé)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和各種動(dòng)作控制與對(duì)環(huán)

境的識(shí)別。

機(jī)器人工作原理：

1)“示教再現(xiàn)”方式：通過(guò)“示教盒”或者人“手把手”兩種方式教機(jī)械手

如何工作，控制器將示教過(guò)程記憶下來(lái)，然后機(jī)器人按照記憶周而復(fù)始的工作。

6.2)“可編程控制”方式：工作人員事先根據(jù)機(jī)器人的工作任務(wù)和運(yùn)動(dòng)軌跡編

制控制程序，然后將控制程序輸入給機(jī)器人的控制器，起動(dòng)控制程序，機(jī)器

人就按照程序所規(guī)定的動(dòng)作一步一步地去完成，如果任務(wù)變更，只要修改或

重新編寫控制程序，非常靈活方便。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人都是按照前兩種方式

工作的。

7.3)“遙控”方式：由人用有線或無(wú)線遙控器控制機(jī)器人在人難以到達(dá)或危險(xiǎn)

的場(chǎng)所完成某項(xiàng)任務(wù)。

8.4)“自主控制”方式：是機(jī)器人控制中最高級(jí)、最復(fù)雜的控制方式，它要求

機(jī)器人在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中具有識(shí)別環(huán)境和自主決策能力，也就是要具

有人的某些智能行為。

9.位置控制

?點(diǎn)位控制一PTP(PointtoPoint):只考慮起始點(diǎn)和目的點(diǎn)的位置，而不

考慮兩點(diǎn)之間的移動(dòng)路徑的控制方式，適用于上下料、點(diǎn)焊、搬運(yùn)等；

?連續(xù)路徑控制一CP（ContinuousPath）：不但要求機(jī)器人以一定的精度到達(dá)

目標(biāo)點(diǎn)，而且對(duì)其移動(dòng)的軌跡形式有一定精度范圍的要求。

第二章

1,機(jī)器人的分類

按機(jī)器人的控制方式分類：非伺服機(jī)器人、伺服控制機(jī)器人（點(diǎn)位伺服控制、連

續(xù)軌跡伺服控制

2）按機(jī)器人結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系特點(diǎn)方式分類：直角坐標(biāo)機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人、

極坐標(biāo)機(jī)器人、多關(guān)節(jié)機(jī)器人。

驅(qū)動(dòng)方式：

a.液壓驅(qū)動(dòng)

優(yōu)點(diǎn)：

1）液壓容易達(dá)到較高的壓力（常用液壓為2.5~6.3MPa）,體積較小，可以獲得

較大的推力或轉(zhuǎn)矩；

2）液壓系統(tǒng)介質(zhì)的可壓縮性小，工作平穩(wěn)可靠，并可得到較高的位置精度；

3）液壓傳動(dòng)中，力、速度和方向比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；

4）液壓系統(tǒng)采用油作介質(zhì)，具有防銹性和自潤(rùn)滑性能，可以提高機(jī)械效率，

使用壽命長(zhǎng)。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的不足：

1）油液的粘度隨溫度變化而變化，影響工作性能，高溫容易引起燃燒爆炸等

危險(xiǎn)；

2）液體的泄漏難于克服，要求液壓元件有較高的精度和質(zhì)量，故造價(jià)較高；

3）需要相應(yīng)的供油系統(tǒng)，尤其是電液伺服系統(tǒng)要求嚴(yán)格的濾油裝置，否則會(huì)

引起故障。

b,氣壓驅(qū)動(dòng)

與液壓驅(qū)動(dòng)相比，氣壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)：

1）壓縮空氣粘度小，容易達(dá)到高速（lm/s）；

2）利用工廠集中的空氣壓縮機(jī)站供氣，不必添加動(dòng)力設(shè)備；

3）空氣介質(zhì)對(duì)環(huán)境無(wú)污染，使用安全，可直接應(yīng)用于高溫作業(yè)；

4）氣動(dòng)元件工作壓力低，故制造要求比液壓元件低。

不足：

1）壓縮空氣常用壓力為0.4%.6MPa,若要獲得較大的力，其結(jié)構(gòu)就要相對(duì)增

大；

2）空氣壓縮性大，工作平穩(wěn)性差，速度控制困難，要達(dá)到準(zhǔn)確的位置控制很

困難；

3）壓縮空氣的除水問(wèn)題是一個(gè)很重要的問(wèn)題，處理不當(dāng)會(huì)使鋼類零件生銹,

導(dǎo)致機(jī)器人失靈。此外，排氣還會(huì)造成噪聲污染。

c.電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)

電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)分為普通交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，交、直流伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)

動(dòng)。

普通交、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)需要加減速裝置，輸出力矩大，但控制性能差，慣

性大，適用于中型或重型機(jī)器人。

2.伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出力矩相對(duì)小，控制性能好，可實(shí)現(xiàn)速度和位置

的精確控制，適用于中小型機(jī)器人。

3.交、直流伺服電動(dòng)機(jī)一般用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則主要用于開(kāi)環(huán)

控制系統(tǒng)，一般用于速度和位置精度要求不高的場(chǎng)合。

4.機(jī)器人的構(gòu)型

1、直角坐標(biāo)型(3P)

結(jié)構(gòu)、控制算法簡(jiǎn)單，定位精度高；但工作空間較小，占地面積大，慣性大,

靈活性差。

2.圓柱坐標(biāo)型(R2P)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，運(yùn)動(dòng)直觀，其運(yùn)動(dòng)耦合性較弱，控制也較簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)靈活性

稍好。但自身占據(jù)空間也較大，但轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，定位精度相對(duì)較低。

3.極坐標(biāo)型(也稱球面坐標(biāo)型)(2RP)

有較大的作業(yè)空間，結(jié)構(gòu)緊湊較復(fù)雜，定位精度較低。

4.關(guān)節(jié)坐標(biāo)型(3R)

對(duì)作業(yè)的適應(yīng)性好，工作空間大，工作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，通用性強(qiáng)，但坐標(biāo)

計(jì)算和控制較復(fù)雜，難以達(dá)到高精度。

5.5.平面關(guān)節(jié)型(SelectiveComplianceAssemblyRobotArm,簡(jiǎn)稱SCARA)

6.僅平面運(yùn)動(dòng)有耦合性，控制較通用關(guān)節(jié)型簡(jiǎn)單。運(yùn)動(dòng)靈活性更好，速度快，定

位精度高，鉛垂平面剛性好，適于裝配作業(yè)。

7.自由度

自由度是指描述物體運(yùn)動(dòng)所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)。機(jī)器人的自由度表示機(jī)器人動(dòng)作

靈活的尺度，一般以軸的直線移動(dòng)、擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的數(shù)目來(lái)表示，手部的動(dòng)作

不包括在內(nèi)。

機(jī)器人的自由度越多，就越能接近人手的動(dòng)作機(jī)能，通用性就越好；但是自由度

越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對(duì)機(jī)器人的整體要求就越高，這是機(jī)器人設(shè)計(jì)中的一個(gè)矛

盾。

第三章

機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)即是研究機(jī)器人手臂末端執(zhí)行器位置和姿態(tài)與關(guān)節(jié)變量空間

之間的關(guān)系。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)從幾何或機(jī)構(gòu)的角度描述和研究機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性，

而不考慮引起這些運(yùn)動(dòng)的力或力矩的作用。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)有如下兩類基本問(wèn)題：

1.1)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的表示問(wèn)題，即正向運(yùn)動(dòng)學(xué)：對(duì)一給定的機(jī)器人，已知連

桿的幾何參數(shù)和關(guān)節(jié)變量，欲求機(jī)器人末端執(zhí)行器相對(duì)于參考坐標(biāo)系的位置

和姿態(tài)。

2.2)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的求解問(wèn)題，即逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)：已知機(jī)器人連桿的兒何參數(shù)，

給定機(jī)器人末端執(zhí)行器相對(duì)于參考坐標(biāo)系的期望位置和姿態(tài)(位姿)，求機(jī)器

人能夠達(dá)到預(yù)期位姿的關(guān)節(jié)變量。

3.當(dāng)機(jī)器人執(zhí)行工作任務(wù)時(shí)，其控制器根據(jù)加工軌跡指令規(guī)劃好位姿序列數(shù)據(jù)，

實(shí)時(shí)運(yùn)用逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)算法計(jì)算出關(guān)節(jié)參數(shù)序列，并依此驅(qū)動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)，使

末端按照預(yù)定的位姿序列運(yùn)動(dòng)。

4.小結(jié)：

齊次變換可以用來(lái)描述空間坐標(biāo)系的位置與方向。如果坐標(biāo)系被固定在物體

或機(jī)械手連桿上，那么該物體或機(jī)械手的位置與方向同樣很容易被描述。

物體A相對(duì)于物體B的齊次變換可以求其逆，來(lái)獲得物體B相對(duì)于物體A的描述。

5.((((((((((((((((((((((((((((((((右，那么旋轉(zhuǎn)和/或平移是相對(duì)于當(dāng)前的

坐標(biāo)系。如果變換是從右到左，那么旋轉(zhuǎn)和/或平移是相對(duì)于參考坐標(biāo)系進(jìn)行。

6.(((((((((((((((((((((((((((((((描述可與旋轉(zhuǎn)聯(lián)系起來(lái)。在一般性旋轉(zhuǎn)的

情況下，旋轉(zhuǎn)是繞任意向量旋轉(zhuǎn)。角。

7.連桿參數(shù)【Denavit-Hartenberg(D-H)參數(shù)】

8.連桿參數(shù)：連桿長(zhǎng)度ai-l:zi-1沿著xi-l到zi的距離；連桿扭轉(zhuǎn)角aiT：

zi-1繞xi-1到zi的轉(zhuǎn)角；

關(guān)節(jié)參數(shù)：關(guān)節(jié)偏置di:xi-1沿著zi到xi的距離；關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角ei：Xi-1繞zi

到xi的轉(zhuǎn)角。

關(guān)節(jié)空間：有n個(gè)自由度的工業(yè)機(jī)器人所有連桿的位置和姿態(tài)，可以用一組關(guān)

節(jié)變量(di或9i)來(lái)描述。這組變量通常稱為關(guān)節(jié)矢量或關(guān)節(jié)坐標(biāo)，由這些矢量

描述的空間稱為關(guān)節(jié)空間。

?正向運(yùn)動(dòng)學(xué)：關(guān)節(jié)空間一末端笛卡兒空間，單射

?逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)：末端笛卡兒空間一關(guān)節(jié)空間，復(fù)射

自由度機(jī)械手封閉解形式運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解存在的兩個(gè)充分條件：(滿足其中之一

條件即可)

9...1.任意相鄰三個(gè)關(guān)節(jié)軸線相交于一點(diǎn)。

10.2.任意相鄰三個(gè)關(guān)節(jié)軸線相互平行。

1L基木概念

((操作機(jī)的工作空間：機(jī)器人操作機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，末端執(zhí)行器坐標(biāo)系的原點(diǎn)能

在空間活動(dòng)的最大范圍；或者說(shuō)該原點(diǎn)可達(dá)點(diǎn)占有的體積空間。這一空間又稱可

達(dá)空間或總工作空間，記作W(P)。

靈活工作空間：在總工作空間內(nèi)，末端執(zhí)行器可以任意姿態(tài)達(dá)到的點(diǎn)所構(gòu)

成的工作空間。記作Wp(P)o

次工作空間：總工作空間中去掉靈活工作生間所余下的部分。記作Ws(P)o

w(p)=Wp(p)+Ws(p)

第四章

第三章討論機(jī)器人操作臂的位移關(guān)系，建立了操作臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。研究

了運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的反解、建立了操作空間與關(guān)節(jié)空間的映射關(guān)系。本章將在位移

分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行速度分析。研究操作空間速度與關(guān)節(jié)空間速度之間的線性

映射關(guān)系一一雅可比矩陣。

雅可比不僅用來(lái)表示操作空間與關(guān)節(jié)空間之間速度線性映射關(guān)系。同時(shí)也

用來(lái)表示兩空間之間力的傳遞關(guān)系。

1.微分旋轉(zhuǎn)其結(jié)果與轉(zhuǎn)現(xiàn)次序無(wú)關(guān)，這是與有限轉(zhuǎn)動(dòng)(一般旋轉(zhuǎn))的一個(gè)重要

區(qū)別。

2.任意兩個(gè)微分旋轉(zhuǎn)的垢果為繞每個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的元素的代數(shù)和，即微分旋轉(zhuǎn)是可

加的。

3.雅可比矩陣：機(jī)械手的直角空間運(yùn)動(dòng)速度與關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)速度之間的變換稱

之為雅可比矩陣。關(guān)節(jié)空間向直角空間速度的傳動(dòng)比。

4.當(dāng)微分變換是由直角坐標(biāo)空間向關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間進(jìn)行時(shí)，上式等號(hào)右邊矩陣是

逆雅可比矩陣。

5.式中，JT(q)稱為操作臂的力雅可比，表示在靜平衡時(shí)，F(xiàn)向((((((((((

6.可以看出：力雅可比=運(yùn)動(dòng)雅可比的轉(zhuǎn)置，即操作臂的靜力傳遞關(guān)系與速度

有關(guān)。

7.奇異形位:

8.對(duì)于關(guān)節(jié)空間的某些形位q,操作臂的雅克比矩陣的秩減少，這些形位稱為

操作臂的奇異形位。當(dāng)機(jī)械手的雅克比行列式為0,矩陣的秩為1,因而處

于奇異狀態(tài)。關(guān)節(jié)速度趨向于無(wú)窮大。從幾何上看，機(jī)械手完全伸直，或完

全縮回時(shí)，機(jī)械手末端喪失了徑向自由度，僅能切向運(yùn)動(dòng)。在奇異形位時(shí)，

機(jī)械手在操作空間的自由度將減少。

四種構(gòu)造操作臂雅克比的方法：

對(duì)于平面機(jī)器人可以采用直接微分法求J,而于三維空間的機(jī)器人不適用，

可得（x,y,z）T的顯示方程，J的前三行可以直接微分得到，但找不到（0

x,Oy,0z）的一般表達(dá)式，故常用構(gòu)造法求J

矢量積法、微分變換方法：處理6自由度的操作臂

速度遞推方法

力和力矩遞推方法

第五章

靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，是機(jī)器人機(jī)械臂設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)性能分析的基礎(chǔ)。特別是

動(dòng)力學(xué)分析，它還是機(jī)器人控制器設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)仿真的基礎(chǔ)。

1.機(jī)器人靜力學(xué)研究機(jī)器人靜止或緩慢運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用在機(jī)器人上的力和力矩問(wèn)

題。特別是當(dāng)手端與環(huán)境接觸時(shí)，各關(guān)節(jié)力（矩）與接觸力的關(guān)系。

2,機(jī)器人動(dòng)力學(xué)研究機(jī)器人運(yùn)動(dòng)與關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力（矩）間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。描述這種

動(dòng)態(tài)關(guān)系的微分方程稱為動(dòng)力學(xué)模型。由于機(jī)器人結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，其動(dòng)力學(xué)

模型也常常很復(fù)雜，因此很難實(shí)現(xiàn)基于機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型的實(shí)時(shí)控制。然而

高質(zhì)量的控制應(yīng)當(dāng)基于被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，因此，如何合理簡(jiǎn)化機(jī)器人動(dòng)

力學(xué)模型，使其適合于實(shí)時(shí)控制的要求，一直是機(jī)器人動(dòng)力學(xué)研究者追求的

目標(biāo)。

有兩類問(wèn)題：

3.動(dòng)力學(xué)止問(wèn)題：已知機(jī)械手各關(guān)節(jié)的作用力或力矩，求各關(guān)節(jié)的位移、速

度、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡；

4.動(dòng)力學(xué)逆問(wèn)題：已知機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡，即各關(guān)節(jié)的位移、速度和加速度,

求各關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力和力矩。

研究目的：

L合理地確定各驅(qū)動(dòng)單元（以下稱關(guān)節(jié)）的電機(jī)功率。

5.2.解決對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制問(wèn)題（力控制）。

6.在機(jī)器人處于不同位置圖形（位形）時(shí)，各關(guān)節(jié)的有效慣量與耦合量都會(huì)發(fā)

生變化（時(shí)變的），因此，加于各關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力也應(yīng)是時(shí)變的，可由動(dòng)力學(xué)

方程給以確定。

7.該式表明關(guān)節(jié)空間和直角坐標(biāo)空間廣義力可以借助于雅可比矩陣J進(jìn)行變

換。這種變換關(guān)系，也可推廣到任兩桿間固聯(lián)直角坐標(biāo)系中的廣義力變換，

這時(shí)應(yīng)將關(guān)節(jié)空間與直角坐標(biāo)空間的雅可比矩陣，換作直角坐標(biāo)空間的雅可

比矩陣。

1）動(dòng)力學(xué)研究方法：

2）拉格朗日方程法：通過(guò)動(dòng)、勢(shì)能變化與廣義力的關(guān)系，建立機(jī)器人的動(dòng)

力學(xué)方程。計(jì)算量0（n4）,經(jīng)優(yōu)化0（n方,遞推0（n學(xué)

3）牛頓一歐拉方程法：用構(gòu)件質(zhì)心的平動(dòng)和相對(duì)質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)表示機(jī)器人構(gòu)

件的運(yùn)動(dòng)，利用動(dòng)靜法建立基于牛頓一歐拉方程的動(dòng)力學(xué)方程。計(jì)算量

0(n)o

4)高斯原理法：利用力學(xué)中的高斯最小約束原理，把機(jī)器人動(dòng)力學(xué)問(wèn)題化成

極值問(wèn)題求解。用以解決第二類問(wèn)題。計(jì)算量。(r)。

8,凱恩方程法：引入偏速度概念，應(yīng)用矢量分析建立動(dòng)力學(xué)方程。該方法在求

構(gòu)件的速度、加速度與關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力時(shí)，只進(jìn)行一次由基礎(chǔ)到末桿的推導(dǎo)，即

可求出關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力，其間不必求關(guān)節(jié)的約束力，具有完整的結(jié)構(gòu)，也適用于

閉鏈機(jī)器人。計(jì)算量0(n!)。

拉格朗日(Lagrangian)函數(shù)：L=K-P,K為動(dòng)能，P為勢(shì)能

9.動(dòng)力學(xué)求解步驟：求取質(zhì)點(diǎn)的速度、求質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能、求質(zhì)點(diǎn)的位能、構(gòu)造拉

格朗日函數(shù)、推導(dǎo)動(dòng)力學(xué)方程

動(dòng)力學(xué)逆問(wèn)題遞推算法：

10.1)向外遞推計(jì)算各連桿的速度和加速度，由牛頓-歐拉公式算出各連桿的慣

性力和力矩；

11.2)向內(nèi)遞推計(jì)算各連桿相互作用的力和力矩，以與關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力或力矩。

機(jī)械手動(dòng)態(tài)特性：

動(dòng)態(tài)特性指：工作精度、重復(fù)能力、穩(wěn)定性、空間分辨率

第六章

軌跡規(guī)劃：

機(jī)械手常用的兩種軌跡規(guī)劃方法：方法一：給出插值點(diǎn)上一組顯式約束。方

法二：給出運(yùn)動(dòng)路徑的解析式。

軌跡規(guī)劃可在關(guān)節(jié)空間或直角空間中。

1.規(guī)劃器的任務(wù)：解變換方程，運(yùn)動(dòng)學(xué)反解和插值運(yùn)算。

關(guān)節(jié)空間規(guī)劃方法：可保證關(guān)節(jié)路徑平穩(wěn)，有效避免奇異形位；計(jì)算簡(jiǎn)單、

容易；但手爪運(yùn)動(dòng)軌

跡不直觀，不利避障。

2.直角坐標(biāo)空間規(guī)劃方法：有利于作業(yè)的描述，直觀、路徑準(zhǔn)確；但需逆運(yùn)動(dòng)

計(jì)算，計(jì)算量大，難

3.以避免奇異形位，控制周期長(zhǎng)。

路徑點(diǎn)的關(guān)節(jié)速度的確定：

根據(jù)工具坐標(biāo)系在直角坐標(biāo)空間中的瞬時(shí)線速度和角速度確定

在直角坐標(biāo)空間或關(guān)節(jié)空間中采用適當(dāng)?shù)膯l(fā)式方法，由控制系統(tǒng)自動(dòng)選擇

為保證每個(gè)路徑點(diǎn)的加速度連續(xù)，由控制系統(tǒng)按此要求自動(dòng)選擇

第七章

機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)描述機(jī)器人末端執(zhí)行器與各關(guān)節(jié)之間的運(yùn)動(dòng)微分。為結(jié)構(gòu)設(shè)

計(jì)提供運(yùn)動(dòng)特性分析方法，是動(dòng)力學(xué)建模與位姿軌跡控制的基礎(chǔ)。

1.機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模是基于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和剛體動(dòng)力學(xué)理論，建立驅(qū)動(dòng)力和力

矩與關(guān)節(jié)位移、速度和加速度之間的聯(lián)系。模型為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供力學(xué)特性分

析方法，為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供模型依據(jù)。

2.機(jī)器人控制問(wèn)題是基于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)具體的性能指標(biāo)

設(shè)計(jì)其控制算法與系統(tǒng)，使機(jī)器人能按要求正常工作的理論與技術(shù)方法。

從動(dòng)力學(xué)的角度，機(jī)器人具有以下特