机器人动力学详解：牛顿-欧拉方程与拉格朗日法

本资源主要聚焦于"机器人运动学_第九讲"，深入探讨了机器人动力学的相关知识。在第四章中，作者首先阐述了研究机器人动力学问题的重要性，指出机器人运动是由作用在关节上的力矩决定的，这些力或力矩直接影响其动态性能。动力学研究涉及两个主要问题：正问题（已知力和力矩求解运动）和反问题（已知运动求解驱动力或力矩）。 研究方法方面，目标是发展一种通用且高效的建立动力学方程的策略，利用的数学工具包括矢量法、张量法、旋量方法以及矩阵方法，这些都是解决动力学问题的关键手段。力学原理部分，涵盖了牛顿-欧拉方程、能量守恒定理、达朗贝尔原理、虚功原理、拉格朗日方程、动量矩定理、哈密尔顿原理和凯恩方程等经典理论，这些都是构建机器人动力学模型的基础。 牛顿-欧拉方程法是核心内容之一，它将刚体的平动用牛顿方程描述，转动则用欧拉方程处理，这些方程依赖于牛顿第二定律，通过力、力矩、动量和动量矩来刻画刚体的动态特性。讲解中还提及了转动惯量的计算，这是理解机器人旋转运动的关键，例如，通过惯量张量，可以分析物体在不同坐标系下的转动特性，如图4-1所示。 整个章节详细介绍了动力学分析的理论基础和实际应用，对于理解和设计机器人系统的动态行为具有重要的指导意义，适合对机器人技术、机械工程或者控制理论感兴趣的读者深入学习。