- •Московский государственный технический университет им.Н.Э.Баумана
- •Манипуляционные роботы
- •Ису (су манипулятора)
- •Раздел 1. Кинематика им мр
- •Координаты и параметры им
- •Описание им мр
- •Системы координат
- •Координаты шарниров
- •Параметры им
- •Обобщенные координаты им
- •Матрицы преобразований поворота
- •1.6.1. Матрицы поворота вокруг одной координатной оси (матрицы элементарных поворотов).
- •1.6.2. Матрицы композиции элементарных поворотов
- •Этот факт иллюстрирует рисунок 1.10. Зеленый цвет – последовательность поворотов ск. Синий – последовательность преобразований векторов, заданных координатами в подвижной ск, в неподвижную.
- •1.6.3. Матрицы сложных поворотов
- •1.6.4. Матрицы поворота ск смежных звеньев им
- •Очевидно,
- •1.6.5. Матрица преобразования поворота ск произвольных звеньев
- •Положение им в рабочем пространстве. Линейные и угловые координаты звеньев
- •2.1. Линейные координаты звеньев им относительно базовой ск
- •Прямая позиционная кинематическая задача
- •Понятие обратной позиционной кинематической задачи
- •2.4.1 Сингулярности окз
- •2.4.2 Обратная кинематическая задача в управлении манипулятором
- •Однородные координаты и однородные преобразования в робототехнике
- •2.6 Блочные матрицы
- •2.7 Специальные системы координат
- •Угловая и линейная скорости звеньев им
- •3.1. Угловые скорости звеньев им
- •Введем обозначения
- •3.2. Свойства векторов сj(0) .
- •3.3. Матрицы-якобианы угловых скоростей им.
- •3.4. Производные по времени матриц преобразований поворота.
- •3.4.1. Запись производной по времени матрицы I-1i
- •3.4.2. Свойства матрицы векторного произведения (.)
- •3.4.3. Вычисление `I-1i .
- •3.4.4. Производная по времени матрицы 0i.
- •3.5. Линейные скорости звеньев им
- •(Различные индексы суммирования во втором и третьем слагаемых приняты для удобства дальнейших преобразований).
- •Развернем полученное выражение, подставив в него
- •Получим: I I
- •3.6. Свойства векторов Dij(0)
- •3.7. Матрицы-якобианы линейных скоростей им.
- •3.8. Матрица-якобиан последнего звена им.
- •3.9. Прямая кинематическая задача о скорости им
- •3.10. Понятие обратной задачи о скорости им
- •3.11. Примеры решения прямой и обратной задач о сокорости звеньев им
- •3.11.1. Прямая и обратная кинематические задачи об угловой скорости звеньев им
- •3.11.1. Прямая и обратная кинематические задачи о линейной скорости звеньев им
- •Угловые и линейные ускорения звеньев
- •4.1. Угловые ускорения
- •4.2. Линейные ускорения
- •Раздел 2. Динамика им мр
- •Силы и моменты.
- •Силы, действующие на звенья им
- •Моменты, действующие на звенья им.
- •Сумма двух последних слагаемых дает
- •С учетом этого выражение для I (0) примет вид:
- •Выражение для Mиj(0) имеет вид:
- •Силы, действующие вдоль осей шарниров им.
- •1.4. Моменты, действующие вдоль осей шарниров.
- •1.5. Силы и моменты, развиваемые приводами манипулятора. Обратная задача динамики им.
- •1.6. Уравнения статического равновесия им.
- •Симметрия уравнений озд и уравнений для определения скоростей звеньев им.
- •Управление по вектору силы
- •Уравнения движения им мр
- •Вывод уравнений движения
- •С учетом выполненных преобразований и введенных обозначений первое выражение п.2.1 примет вид:
- •2.4. Запись уравнений движения им с использованием матриц преобразования между ск звеньев.
- •2.3. Пример расчета матрицы инерционных коэффициентов.
2.4. Запись уравнений движения им с использованием матриц преобразования между ск звеньев.
Выражения движения получены с использованием компонент, определенных в СК0 (Ik(0), сj(0), Dkj(0), и т.д.). На практике чаще бывает удобно записать уравнения движения ИМ с ипользованием компонент, заданных в СК звеньев (Ik , сj (k), Dkj, и т.д.). Для этого преобразуем выразим сj(0), Dkj(0) в системы координат, связанные со звеньями так сj (k) = k0 сj (0), Dkj(k) = k0 Dkj(0) . Тогда, принимая во внимание, что
сj(0) = 0k сj (k), Dkj(0) = 0k Dkj (k) ,
получим
n n n
aij q``j + bi = дi + сi(j) T Mвj + Dji(j)T Fвj ,
j=1 j=i j=i
n
aij = (сi(k) T k0 Ik(0) 0k сj(k) + Dki(k)T k0 mk 0kD(k)kj);
k=max(i,j)
n
aij = (сi(k) T Ik сj(k) + Dki(k)T mk D(k)kj) .
k=max(i,j)
n j
bi = сi(j) T (Ij (k) сk qk` + (j) Ij j ) +
j=i k=1
n
DjiT mj (j) (j)tj +
j = i
n j j
DjiT mj jk ( (k) (k)(vk (1-k)qk + lk) + 2 (k) (vk (1-k)q`k) +
j = i k=1 k=1
j j l
( (k) vkkqk` ) tj + ( (k) vkkqk` ) kl (vl (1-l) q l + l l) ).
k=1 l =1 k =1
Используется обозначение
k0 Ik(0) 0k = Ik – тензор инерции звена k, заданный в СКk, совмещенной с центром масс этого же звена.
2.3. Пример расчета матрицы инерционных коэффициентов.
