机器人技术基础(熊有伦)复习资料

第一章1机器人组成系统的4大部分：机构部分、传感器组、控制部分、信息处理部分2机器人学的主要研究内容：研究机器人的控制与被处理物体间的相互关系3机器人的驱动方式：液压、气动、电动4机器人行走机构的基本形式：足式、蛇形式、轮式、履带式5机器人的定义：由各种外部传感器引导的、带有一个或多个末端执行器、通过可编程运动，在其工作空间内对真实物体进行操作的软件可控的机械装置6机器人的分类：1工业机器人2极限环境作业机器人3医疗福利机器人7操作臂工作空间形式：1直角坐标式机器人2圆柱坐标式机器人3球坐标式机器人4scara机器人5关节式机器人8机器人三原则第一条：机器人不得伤害人类.第二条：机器人必须服从人类的命令，除非这条命令与第一条相矛盾。第三条：机器人必须保护自己，除非这种保护与以上两条相矛盾。第二章1、什么是位姿：刚体参考点的位置和姿态2、RPY角与欧拉角的共同点：绕固定轴旋转的顺序与绕运动轴旋转的顺序相反并且旋转角度相同，能得到相同的变换矩阵，都是用三个变量描述。欧拉角为左乘RPY角为右乘。RPY中绕x旋转为偏转绕y旋转为俯仰绕z旋转为回转3、矩阵的左乘与右乘：左乘（变换从右向左）—指明运动相对于固定坐标系右乘（变换从左向右）—指明运动相对于运动坐标系4、齐次变换TAB：表示同一点相对于不同坐标系{B}和{A}的变换，描述{B}相对于{A}的位姿5、自由矢量：完全由他的维数、大小、方向，三要素所规定的矢量6、线矢量：由维数、大小、方向、作用线，四要素所规定的矢量7、齐次变换矩阵10000BAABABPRT8、其次坐标变换1100010PPRPBBAABARAB为旋转矩阵0BAP为{B}的原点相对{A}的位置矢量9、旋转矩阵：绕x轴aaaacossin0sincos0001y轴aaaacos0sin010sin0cosz轴1000cossin0sincosaaaa10、变换矩阵求逆：100BATABTABBAPRRT已知B相对于A的描述求A相对于B的描述11、1000BACBABBCABBCABACPPRRRTTT12、运动学方程TTTPRpppoooaaannnpoannnnnzyxzyxzyxzyx1120100..1010001000第三章1、操作臂运动学研究的是手臂各连杆间的位移、速度、加速度关系3、运动学反解方法：反变换法、几何法、pieper解法4、大多数工业机器人满足封闭解的两个充分条件之一三个相邻关节轴，1交于一点2相互平行5、连杆参数：1、的距离公法线沿（连杆的关节轴）到从111xzziiiia2、旋转的角度绕到从111xzziiii3、的距离沿到从iiiidzxx14、旋转的角度绕到从iiiizxx16、连杆变换通式：100001111111111iiiiiiiiiiiiiiiiiiicdcscsssdscccsascT7、灵活空间：机器人手抓能以任意方位到达的目标点的集合8、可达空间：机器人手抓至少一个方位到达的目标点的集合工作空间：反解存在的区域就是工作空间9、机器人操作臂运动学反解数决定于：关节数、连杆参数、关节的活动范围10、操作臂运动学反解方法有1封闭解法（获得封闭解的方法有代数解、几何解）2数值解法。第四章1、操作臂的雅可比矩阵：定义为操作速度与关节速度的线性变换，可看成是从关节空间到操作空间运动速度的传动比2、操作臂奇异形位：对于这些形位操作臂的雅可比矩阵的秩减少3、自动生成雅可比步骤（知道各连杆变换Tii1）1、计算各连杆变换T01、、、、Tnn12、计算各连杆到末端连杆的变换3、计算雅可比矩阵J(q)的各列元素，第i列TJiniT4、末端广义力矢量：机器人与外界环境相互作用时，在接触的地方要产生力和力矩统称为末端广义力矢量5、虚位移：满足机械系统几何约束的无限小位移第五章1、建立运动学方程的方法：拉格朗日法、牛顿-欧拉法、高斯法、凯恩法、旋量对偶数法2、研究机器人动力学的目的：动力学问题与操作臂的仿真研究有关，逆问题是为了实施控制的需要，利用动力学模型实现最优控制，以期达到良好的动态性能和最优指标。3、动力学研究的是：物体的运动和受力的关系4、动力学模型主要用于机器人的设计和编程5、点的速度涉及两个坐标系：点所在的坐标系的速度，点相对于坐标系的速度6、牛顿欧拉法递推动力学问题的步骤：1、向外递推计算各连杆的速度和加速度，由牛顿欧拉公式算出连杆的惯性力和力矩2、向内递推计算各连杆相互作用力和力矩，以及关节驱动力和力矩7、拉格朗日函数：对于任何机械系统，拉格朗日函数定义为系统点的动能与势能之差即)(),(),(..qEqqEqqLPk第六章1、规划：在人工智能的研究范围中，规划实际就是问题的一种求解技术。即从某个特定问题的初始状态出发，构造一系列操作步骤，达到解决该问题的目标状态2、轨迹：操作臂在运动过程中的位移、速度和加速度3、轨迹规划：根据作业任务的要求计算预期的运动轨迹4、机器人的作业运动方式：点到点运动、轮廓运动5、关节轨迹的插值法：三次多项式插值、过路径点的三次多项式插值、用抛物线过渡的线性插值、过路径点的用抛物线过渡的线性插值、高阶多项式插值。