机器人运动学：两连杆机器人与坐标变换

"该资源主要讨论了机器人运动学的基础知识，特别是两连杆机器人的运动方程和姿态表示。文章出自《机器人学》第三版，由蔡自兴主编，中南大学出版，2016年。内容涵盖了机械手运动姿态的表示方法，包括欧拉角和RPY（横滚、俯仰、偏转）变换，以及平移变换在不同坐标系中的应用。" 详细知识点: 1. **机器人运动学基础**：这门学科研究的是机器人如何移动和定位，是机器人控制的重要组成部分。 2. **机械手运动姿态表示**：机械手的运动姿态通常通过一组定向矢量（接近矢量a，方向矢量o，法线矢量n）来描述，这些矢量构建了一个右手坐标系统。其中，原点由矢量p表示，而方向角（如欧拉角）则定义了各轴的旋转顺序。 3. **欧拉角**：欧拉角是一种常见的表示三维空间旋转的方法，通过三个连续的绕轴旋转（通常为Z-Y-X或X-Y-Z顺序）来描述机械手的任意姿态。在图3.2中，欧拉角包括绕z轴的旋转ф，绕新y轴的旋转θ，和绕新z轴的旋转ψ。 4. **RPY（横滚、俯仰、偏转）变换**：这是另一种描述旋转的集合，先绕x轴旋转ψ（偏转），接着绕y轴旋转θ（俯仰），最后绕z轴旋转ф（横滚）。这种表示方式常用于航空和导航领域，如图3.3所示。 5. **平移变换**：机械手在基座坐标系中的位置可以通过一个平移变换来确定，该变换结合了运动姿态和位置信息。平移变换矩阵Tp由矢量p表示，如公式(3.5)所示。 6. **坐标系转换**：在不同的坐标系中，平移变换有不同的表示方式，这在机器人路径规划和定位时至关重要。 7. **柱面坐标**：除了笛卡尔坐标，柱面坐标也是一种表示运动位置的方式，尤其适用于描述圆周运动或者带有径向分量的运动。 这些知识点构成了机器人运动学的基本框架，为理解和设计多关节机器人的运动控制提供了理论基础。在实际的机器人产测流程中，如涂鸦的WiFi插座与开关的自动化测试，理解并掌握这些概念有助于实现精确的机器人操作和定位。