机器人坐标系与DH参数详解：2-DH坐标系建立

"本资源主要探讨了机器人坐标系的确定及其相关参数的设定，特别是DH坐标系的建立，包括坐标系的三个确定步骤和四个关键参数的解释。此外，还涉及了正逆运动学的基本概念和机器人关节的类型，如转动关节和移动关节。" 在机器人学中，坐标系的确定是至关重要的，因为它定义了机器人各部分在空间中的位置关系。DH坐标系（Denavit-Hartenberg坐标系）是一种广泛用于描述机器人结构的参数化方法。在DH坐标系的建立过程中： 1. **坐标系确定**： - **Zn-1的确定**：首先确定的是转轴轴线，即前一关节的旋转轴Zn-1。 - **Xn-1的确定**：接着是垂直于两连杆的公共垂直线xn-1，它是由Zn-1指向Zn的方向。 - **Yn-1的确定**：依据右手定则，当Zn-1和Xn-1确定后，可以通过右手螺旋法则定义Yn-1轴，形成右手坐标系。 2. **参数确定**： - **连杆长度ln**：从Zn-1到Zn沿Xn-1轴的距离，表示连杆的实际长度。 - **两关节轴扭角θn**：Zn-1到Zn绕Xn的转角，这是关节旋转的角度。 - **dn**：两连杆间的偏置，即从Xn-1到Xn沿Zn-1轴的距离，一般设为0。 - **αn**：两连杆间的角度，Xn-1绕Zn-1的转角，是描述连杆相对位置的变量。 正运动学是根据关节角的值来计算末端执行器在空间的位置，而逆运动学则是反向的，根据期望的末端位置求解关节角。在机器人中，关节分为转动关节（如铰链）和移动关节，每个关节提供一个自由度。转动关节允许一个旋转动作，而移动关节允许一个线性移动。 常见的机器人杆件构形包括两种基本形式的转动关节：平行且无扭转的两轴，以及形成90°扭转的两轴。每根杆件连接两个关节，保持末端与各关节之间的固定关系。在实际应用中，机器人通常有有限数量的杆件，以简化设计和控制。末端杆件连接最后一个关节，有时会配备手爪。通过理解这些基本原理，可以更好地理解和设计机器人的运动学模型。