机器人学几何基础与理论探索

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"《机器人几何基础》是一本深入探讨机器人学基本理论的著作,涵盖了机器人运动学、动力学、动量和能量等关键概念。该书由RAMIKHALIL撰写,作者提供了联系方式以便读者交流。此外,这本书还属于计算机科学系列的学术专著,旨在深入研究机器人学的几何原理及其在实际应用中的表现。" 本文将详细阐述《机器人几何基础》中涉及的核心知识点: 1. **机器人运动学**:这是研究机器人关节和连杆如何运动的学科。它包括笛卡尔坐标系和关节坐标系下的运动描述,以及正向运动学(如何从关节变量推导出末端执行器的位置和姿态)和逆向运动学(如何从期望的末端执行器位置反推出所需的关节角度)。 2. **动力学**:动力学是分析机器人受力和加速度之间关系的领域。它包括牛顿-欧拉方程,用于计算每个连杆的力和力矩,以及雅可比矩阵对力的线性近似。机器人动力学研究还包括刚体动力学和振动分析,这对于设计稳定和高效的控制系统至关重要。 3. **动量与能量**:在机器人系统中,动量和能量是衡量其动态行为的关键参数。动量涉及物体在运动中的惯性和相互作用,而能量则关注系统的总机械能(动能和势能)及其转换。了解这些概念有助于优化机器人的能效和动态性能。 4. **机器人几何**:这一部分可能涉及到机器人结构的几何特性,如连杆长度、关节角度以及它们如何影响机器人的工作空间和可达性。这包括对机器人臂的运动范围、奇异配置(导致无穷大或不可解情况的特定关节配置)的研究,以及通过几何方法求解运动学问题。 5. **计算机科学背景**:作为计算机科学系列的一部分,本书可能也探讨了与算法、数据结构和计算理论相关的方面,特别是在解决机器人学问题时的应用。例如,可能涉及到数值计算、优化算法和计算几何。 6. **软件配置管理与编程方法**:书中提及的其他书籍主题,如软件配置管理,可能与机器人控制系统的开发和维护有关。编程方法则可能涉及如何高效地编写和验证机器人控制软件。 《机器人几何基础》不仅深入探讨了机器人学的基础理论,还与计算机科学的多个分支相结合,提供了全面理解机器人技术的视角。通过学习这些概念,读者可以掌握构建、控制和优化机器人系统所需的关键知识。