机器人控制及传感技术..doc

目　　　录 第一部分 机器人控制技术 3 §1．机器人运动学复习 3 １．齐次变换 3 ２．运动方程 5 §2．运动轨迹 5 1．作业描述 5 2．两位置之间的运动 9 3．关节运动 12 §3．关节运动控制 19 1. 关节伺服控制 19 2. 计算力矩方法 19 §4．分解运动控制 28 3．分解运动加速度控制 32 4．分解运动力控制 33 §5．机器人的力控制 34 1．概述 34 2．约束 35 3．力的控制 38 4．位置/力混合控制 40 5．顺应控制 42 §6．机器人语言 44 §7．机器人控制系统的结构 45 1．机器人控制系统的计算机方式 45 2．机器人控制系统框图 45 第二部分 机器人传感器 46 §1．触觉传感器 46 1．一般触觉传感器 46 2．柔性触觉传感器 47 §2．腕力传感器 47 1．应变片 47 2. 腕力传感器 49 §3．计算机视觉基本知识 50 3.1视觉概论 50 3.2硬件系统 50 3.3图象表示 51 3.4 色度空间 51 3.5.摄像机的图像生成模型 55 3.6图像信号的预处理 57 §4．立体视觉 63 1.摄像机模型 63 2.摄像机的标定 64 3．求出像素单元所对应的射线 65 4．求物点的第三维坐标 66 5．求匹配点（对应点） 66 第一部分 机器人控制技术 第一讲 4学时 §1．机器人运动学复习 １．齐次变换 齐次变换为一4*4矩阵，有两个含义 1)表示物体的位置和姿态 T= 其中 表示位置矢量 表示姿态，为局部坐标系各轴单位矢量在世界坐标系的方向余弦。 2)表示一个变换 物体上一点在局部坐标系的坐标值，经过乘上齐次变换矩阵，成为在世界坐标系中德坐标值。 ②齐次变换的种类 移动变换 转动变换， 一般的转动变换，设绕通过原点任意方向的向量，转过角度的转动变换 左乘和右乘 同一变换 Trans（4，0，0）Rot（y，90）Rot（z,90） 从左到右可以以为先沿世界坐标系x轴移4，再绕局部坐标系（即移动4后）的y轴绕，再绕x轴转。每一次变换都是相对于当前的局部坐标系的。 从左到右可以以为先绕z轴转，再绕y轴转，再沿x轴移动4，但每一次变换都是相对于世界坐标系。 变换方程 方程左边为：操作手对基础坐标系的变换Z，操作手末端相对于操作手，末端执行器相对于手末端。 方程右边为：物体相对于基础坐标系的变换B，末端相对于块的变换。 可以简化为 可以再省去虚线。 ２．运动方程 一个杆相对于另一个杆的齐次变换为A矩阵，则有 则表示机器人末端相对于基础坐标系的位置和姿态， 中含有杆的参数和坐标变量，对于回转关节为关节角度，对于移动关节为移动量d， 机器人位置正解：当已知各关节变量值，求出机器人末端的位姿 机器人位置反解：当已知机器人末端的位姿，求出机器人各关节变量 §2．运动轨迹 1．作业描述 作业内容为由机器人捡起销子插入物体的孔内。 作业顺序由末端执行器的一系列位置来表示 MOVE 接近销 MOVE 移至销上 GRASP 抓取销 MOVE 向上垂直提升 MOVE 以某一角度接近销孔 MOVE 与孔接触时停止 MOVE 将销竖起 MOVE 将销插入 RELEASE 松开销 MOVE 移开 MOVE ＝MOVE 其中：Z表示机器人相对于基础坐标系的位姿 机器人末端相对于机器人的位姿 E末端执行器相对于机器人末端的位姿 则作业位置的变换图为： P为销在基础坐标系的位姿，夹持器接近销的位姿 夹持器夹持销的位姿（相对于销） 夹持器随同销开始升高 H物块的位姿，第i个孔的位姿，销接近孔 销子与孔接触 销子开始插入 销子插入 相应的变换方程为 GRASP 对这一系列的变换方程求出T