机器人技术概论讲义.pdf

《 机器人技术概论》 讲义 目录 第一章 机器人概论 - 1 - 《机器人概论》研究的内容 - 1 - 什么是机器人？ - 1 - 机器人的发展 - 2 - 为什么要发展机器人？ - 3 - 机器人发展的三个阶段 - 3 - 机器人学 - 4 - 机器人的分类 - 4 - 第二章 机器人的数学基础 - 6 - 第一节 位置和姿态的表示 - 6 - 第二节 坐标变换 - 7 - 第三节 齐次变换 - 8 - 第三章 机器人运动学 - 11 - 第一节 机器人运动方程的表示 - 11 - 第二节 连杆变换矩阵及其乘积 - 12 - 第四章 机器人的感觉系统 - 18 - 第一节 传感器原理简介 - 18 - 第二节 传感器在机器人中的应用 - 20 - 第五章 机器人驱动与控制技术 - 28 - 第一节 驱动电机 - 28 - 第二节 位置控制 - 30 - 第六章 机器人轨迹规划 - 35 - 第一节 轨迹规划的一般性问题 - 35 - 第二节 关节轨迹的插值 - 35 - 第三节 移动机器人路径规划 - 38 - 《机器人技术概论》讲义 第一章 机器人概论 《机器人概论》研究的内容 在机器人研究中， 我们通常在三维空间中研究物体的位置。 这些物体可用两 个非常重要的特性来描述： 位置和姿态。 我们会首先研究如何用数学的方法表示 和计算这些参量。 运动学研究物体的运动， 而不考虑引起这种运动的力。 在运动学中， 我们研 究位置、速度、加速度和位置变量对于时间和其它变量的高阶微分。其中，正运 动学方程描述各个关节变量在工具坐标系与基坐标系间的函数关系； 逆运动学通 过给定工具坐标系的位置和姿态，计算各个关节变量。 机器人与外界环境相互作用时， 在接触的地方要产生力 和力矩 ，统称为操 作力矢量。 n 个关节的驱动力（或力矩）组成的 n 维矢量，称为关节力矢量。静 力学研究在静态平衡状态下，操作力向关节力映射存在着的线性关系。 动力学主要研究产生运动所需要的力。 为了使操作臂从静止开始加速， 使末 端执行器以一定的速度作直线运动， 最后减速停止， 必须通过关节驱动器产生一 组复杂的力矩函数来实现。 机器人的感觉主要介绍产生机器人的力觉、 视觉、触觉、接近觉等相关的传 感器。 机器人的控制在前