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模板网站定制,网站首页地址是什么,可以做视频网站的源码,电商最好卖的十大产品实例9#xff1a;四足机器人正向运动学单腿可视化 实验目的 通过动手实践#xff0c;搭建mini pupper四足机器人的腿部#xff0c;掌握机器人单腿结构。通过理论学习#xff0c;熟悉几何法、旋转矩阵法在运动学正解#xff08;FK#xff09;中的用处。通过编程实践四足机器人正向运动学单腿可视化 实验目的 通过动手实践搭建mini pupper四足机器人的腿部掌握机器人单腿结构。通过理论学习熟悉几何法、旋转矩阵法在运动学正解FK中的用处。通过编程实践熟悉可视化简化机器人单腿的方法。 实验要求 通过Python编程在简化的mini pupper平面二连杆模型内让用户输入关节角根据关节角及关节的基本信息计算出每个关节相对于基坐标系的坐标并将其可视化输出。 实验知识 1.什么是正向运动学 Forward Kinematics 在mini pupper的实际运动操作中需要考虑计算小腿末端相对身体基座标系位置和姿态关系的静态几何问题。简单来说就是给定一组关节角的值计算小腿末端坐标系相对于基坐标系的位姿。 正向运动学探究的问题可以看做由关节空间Joint Space θ1,θ2,⋅⋅⋅⋅,θn\theta_1,\theta_2,····,\theta_nθ1​,θ2​,⋅⋅⋅⋅,θn​描述到 笛卡尔空间Cartesian Space WorldP^{World}PWorldP 描述的位置表示。 探究这种位置的表示关系就是正向运动学对于机器人来说就是以操作臂的关节变量为自变量描述操作臂末端执行器的位姿与基坐标系之间的函数关系。 2.怎么描述机器人的一条腿 既然要考虑计算mini pupper实际运动中小腿末端相对身体基座标系位置和姿态关系的计算就应该有对应的定性和定量的描述及表示来使得计算能够实现。 在机器人学中操作臂由连杆link组成将连杆视作刚体相邻连杆由关节joint连接关节可以相对 转动revolute 或者 移动prismatic转动的轴被称为Axis。 操作臂的这种描述对应到人体上可以看作简化的人类的手臂“大臂”就是一个连杆通过“肘关节”这个关节和另一个连杆“小臂”相连mini pupper也是相同的道理。 关节的转动和移动引出了两个数学量对于转动关节相邻杆件的相对角度变化被称为关节角而对于移动关节相邻杆件之间的相对位移变化被称为关节偏移量。 对于操作臂来说自由度的数量是具有独立的位置变量的数目常见的工业机器人大都是开式的运动链每个关节位置由唯一变量来定义因此关节的数目常常等于自由度的数量。 操作臂的末端被称为末端执行器比如夹具、焊枪等通常用设置在末端执行器上的工具坐标系Frame_Tool与操作臂的固定底座的参考基坐标系Frame_Base的相对关系来描述操作臂的位置与姿态。 3.怎么描述腿间部件的关系 为了描述相邻连杆之间的关系引入了4个变量对连杆的空间关系进行描述。 名称符号含义注释连杆长度ai−1a_{i-1}ai−1​两个相邻关节轴之间公垂线的长度连杆长度是沿着X^i−1\hat X_{i-1}X^i−1​方向Z^i−1\hat Z_{i-1}Z^i−1​和Z^i\hat Z_{i}Z^i​之间公垂线的长度。因为ai−1a_{i-1}ai−1​是距离所以始终有ai−1≥0a_{i-1}\geq0ai−1​≥0。连杆扭转角αi−1\alpha_{i-1}αi−1​沿着ai−1a_{i-1}ai−1​方向的投影平面中两关节轴线的夹角连杆扭转角是沿着X^i−1\hat X_{i-1}X^i−1​方向看去所形成的的二维平面内Z^i−1\hat Z_{i-1}Z^i−1​和Z^i\hat Z_{i}Z^i​的夹角按照右手法从Z^i−1\hat Z_{i-1}Z^i−1​扭向Z^i\hat Z_{i}Z^i​取正负。连杆偏距did_{i}di​沿两个相邻连杆公共轴线方向的距离。沿着Z^i\hat Z_{i}Z^i​方向看去对于X^i−1\hat X_{i-1}X^i−1​与Z^i\hat Z_{i}Z^i​所在直线的相交点和X^i\hat X_{i}X^i​与Z^i\hat Z_{i}Z^i​所在直线的相交点这两个相交点的距离。关节角θi\theta_{i}θi​两相邻连杆绕公共轴线旋转的角度。沿着Z^i\hat Z_{i}Z^i​方向看二维平面内X^i−1\hat X_{i-1}X^i−1​和X^i\hat X_{i}X^i​的夹角方向为X^i−1\hat X_{i-1}X^i−1​扭向X^i\hat X_{i}X^i​。