【机器人工具箱Robotics Toolbox开发笔记（六）】 机器人运动学简要介绍

​机器人本体，是机器人赖以完成作业任务的执行机构，一般是一台机器人，也称为机器人或操作手，可以在确定的环境中执行控制系统指定的操作。典型工业机器人本体一般由手部（末端执行器）、腕部、臂部、腰部和基座组成。机器人多采用关节式机械结构，一般具有6自由度，其中3个用来确定末端执行器的位置，另外3个则用来确定末端执行装置的方向（姿态）。机器人末端执行装置可以根据操作需要换成焊枪、吸盘、扳手等作业工具。

运动学是研究物体的运动，而不考虑物体的质量以及引起这种运动的力。如图1所示，机器人正运动学是已知或给定一组关节角，计算出工具坐标系相对于基坐标系的位置和姿态，也就是说，用正运动学来确定机器人末端执行器的位姿。机器人逆运动学是给定机器人末端执行器的位姿，计算所有可到达给定位姿的关节角。也就是说，末端执行器在特定的一个点具有特定的姿态，去计算出它所对应的每一关节变量的值。机器人运动学的研究方法，首先利用位姿描述、坐标变换等数学方法确定物体位置、姿态和运动；然后确定不同结构类型的机器人的正/逆运动学，这些类型包括直角坐标型、圆柱坐标型和球坐标型等；最后根据Denavit-Hartenberg（D-H）参数法去推导机器人的正/逆运动学。