2、机器人位姿描述与坐标变换

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1、机器人学第二章第二章机器人的位姿描述与坐标变换机器人的位姿描述与坐标变换战强北京航空航天大学机器人研究所第二章机器人的位姿描述与坐标变换ZY机器人X的位姿连杆I的Zi位姿YiXiZwYwXw2-1、基本概念1)自由度(DegreeofFreedom,DOF)：指一个点或一个物体运动的方式，或一个动态系统的变化方式。每个自由度可表示一个独立的变量，而利用所有的自由度，就可完全规定所研究的一个物体或一个系统的位置和姿态。也指描述物体运动所需的独立坐标数，3维空间需要6个自由度。2)操作臂(Manipulator)：具有和人手臂(Arm)相似的功能、可在空间抓放物体或进行其它操作的机电装置。---

2、-Arm3)末端执行器(End-Effector)：位于机器人腕部的末端，直接执行工作要求的装置。如灵巧手、夹持器。----Hand/Gripper4)手腕(Wrist)：位于执行器与手臂之间，具有支撑和调整末端执行器姿态功能的机构。操作臂的组成部分之一。5)手臂(Arm)：位于基座和手腕之间，由操作手手的动力关节和连杆等组成的组件。能支撑腕手腕和末端执行器，并具有调整末端执行器位置的功能。操作臂的组成部分。Outdated！手6)世界坐标系(World(WorldCoordinateSystem)CoordinateSystem)：参臂照地球的直角坐标系。7)机座坐标系、基坐标系(Base

3、reference(Basereferencecoordinatesystem)：参照机器人基座的坐标系，即机器人末端位姿的参考坐标系。机Zw座8)坐标变换(CoordinateTransformation)：将一个点的坐标描述从一个坐标系转换到另一XwYw个坐标系下描述的过程。9)位姿(Position&Pose)：机器人末端执行器在指定坐标系中的位置和姿态。10)工作空间(WorkingSpace)：机器人在执行任务时，其腕轴交点能在空间活动的范围。由连杆尺寸和构形决定。11)负载(Load)：作用于末端执行器上的质量和力矩。12)额定负载(Rtd(RatedLd)Load)：机器人在规

4、定的性能范围内，末端机械接口处能够承受的最大负载量(包括末端执行器在内)。13)分辨率(Resolution)：机器人每个关节能够实现的最小移动距离或最小转动角度。14)位姿精度(PoseAccuracy)：指令设定位姿与实际到达位姿的一致程度。15)轨迹精度(Pth(PathA)Accuracy)：机器人机械接口中心跟指令轨迹的一致程度.16)点位控制(PointtoPointControl，PTP)：控制机器人从一个位姿转到另一个位姿，其路径不限。17)连续轨迹控制(ContinuousPathControl，CP)：机械接口在指定的轨迹上，按照编程规定的位姿和速度移动。它适于对两个以上

5、的运动环节进行控制。18)协调控制(CoordinatedControl)：协调多个手臂或多台机器人同时进行某种作业的控制。19)伺服系统(ServoSystem)(ServoSystem)：控制机器人的位姿和速度等，使其跟随目标值变化的控制系统。20)离线编程(Off-lineProgramming)：机器人作业方式的信息记忆过程与作业对象不发生直接关系的编程方式。21)在线编程(On-lineProgramming)：通过人的示教来完成操作信息的记忆过程的编程方式。22)人工智能(ArtificialIntelligence，AI)：机器人能执行一些类似人类智力活动的能力。如推理、规划、

6、图像识别、理解和学习等。23)模式识别(PatternRecognition)：通过类似人类感觉器官的传感器所检测的信息来分析、描述和区分各个物体特征的方法。24)机器人语言((gRobotLanguagge))：机器人系统中的计算机编程语言，主要有VAL、VAL2、LAMA、RAIL等。25)触觉(TactileSense)：机器人与物体之间接触时所得到的感觉信息。力、力矩26)压觉(SenseofContactForce)：机器人与物体某个表面接触时，沿法线方向受到的力的信息感觉。27)视觉(VisualSlSense)：机器人对光等外界信息的感觉。利用这种感觉可以识别物体的轮廓、方位、

7、背景等环境状态。超28)接近觉(Proximity(ProximitySense)Sense)：机器声人能感受到与物体接近程度的能力。视29)滑觉(SliS(SlipSense)：机器人能感觉受到其末端执行器与被夹持物之间滑移程度的能力。2-2、机器人机构分类与图形符号1)机器人机构的基本组成关节Joint连杆Link2)机构图形符号移动关节转动关节球关节圆柱关节末端执行器关节==运动副机座连杆3)机器人按机