工业机器人速度与静力学详解：刚体运动、雅克比与作用力分析

本章节属于"工业机器人应用技术"的"机器人学导论"部分，主要探讨的是第5章——速度与静力。这一章的内容深入到机器人操作臂的动态特性分析，包括以下几个关键知识点： 1. 概述：章节从静态位置问题扩展，关注刚体的运动，如线速度和角速度，这是理解机器人动作的基础。通过这些概念，分析操作臂如何在空间中移动。 2. 时变位姿的符号表示：学习如何用数学符号来表示物体在不同坐标系下的速度，如速度矢量的导数表达式，以及如何区分不同坐标系下的速度和位置导数。 3. 刚体的线速度和角速度：介绍了线速度和角速度的概念，这两个参数是描述物体在空间中转动和直线运动的重要物理量。 4. 对角速度的进一步研究：可能涉及到更复杂的运动分析，如连杆间的运动和速度传递，这对于理解机器人关节及整体运动至关重要。 5. 机器人连杆的运动：探讨了连接部件在机器人结构中的运动规律，可能涉及链传动、齿轮机构等机械原理。 6. 连杆间的速度传递：研究不同构件之间速度的传递方式，如何通过数学模型描述这种传递，这对于控制和设计机器人的运动路径至关重要。 7. 雅克比矩阵：这是一个核心概念，它是一个实矩阵，用于描述操作臂末端执行器的速度和力的关系，是机器人动力学分析的关键工具。 8. 奇异性：可能涉及到雅克比矩阵在特定情况下可能出现的奇异行为，这对理解和处理机器人运动的边界条件非常重要。 9. 作用在操作臂上的静力：静力学在这里指的是力的平衡和作用分析，包括力矩和力的分布，这对于机器人稳定性和负载能力评估至关重要。 10. 力域中的雅克比：在力的空间中理解雅克比矩阵的应用，这有助于优化机器人的力控制和运动规划。 11. 速度和静力的笛卡尔变换：介绍了如何在笛卡尔坐标系之间转换速度和静力的表示，这对于多自由度机器人的运动建模非常实用。 12. 特殊速度表示：讨论了与世界坐标系相关的速度表示方法，比如火车上的坐标系，这在移动平台上的机器人运动分析中很常见。 这一章涵盖了工业机器人运动学和动力学的多个核心概念，是深入理解机器人操作原理和技术的重要部分。