工业机器人教学教案

工业机器人优异教课教课设计工业机器人优异教课教课设计工业机器人优异教课教课设计教课设计〔章、节备课〕学时：8第二章操作臂运动学第一节齐次坐标与动系位姿矩阵第二节齐次变换章、节第三节机器人的位姿剖析第四节机器人的运动学机器人运动学研究机器人运动的几何关系，而不考虑惹起运动的力。掌握机器人运动学的根基知识，包含齐次坐标、齐次变换、连杆参数及机器人正向和逆教课目标向运动学。和要求掌握齐次坐标及齐次变换；掌握工业机器人杆件坐标系成立的方法及其齐次变换矩阵；掌握工业机器人运动学方程。教课要点:齐次坐标和齐次变换；机器人运动学方程。要点难点：杆件坐标系成立的方法；坐标系间的齐次变换矩阵。难点第一节位姿描绘2学时讲解教课进度1.齐次坐标〔含章节2.动系的位姿表示教课内容、第二节齐次变换2学时讲解学时分派、1.旋转齐次变换教课方法、2.平移齐次变换教课手段、3.复合变换协助手段〕第三节操作臂的位姿剖析2学时讲解杆件坐标系的成立作业主要参照资料备注

连杆坐标系间的变换矩阵第四节操作臂的运动学2学时讲解机器人的运动学机器人逆运动学的解教材:熊有伦，机器人技术根基，华中科技大学第一版社，1996教课参照书：1、刘颠峰，机器人技术根基，高等教育第一版社，20062、陈恳，机器人技术与应用，清华大学第一版社，20063、蔡自兴，机器人学，清华大学第一版社，2005教课设计〔课时备课〕第3次课2学时第一节位姿描绘课目、课题齐次坐标动系的位姿表示教课目标掌握齐次坐标及动系位姿表示和要求要点要点:齐次坐标和动系位姿表示难点难点：动系位姿表示一、复习二、讲解新课位姿描绘齐次坐标一、空间随意点的坐标表示教课进度〔含讲堂教课内容、教课方法、协助手段、师生互动、时间分派、板书设计〕

在选定的直角坐标系{A}中，空间任一点P的地点能够用31的地点矢量AP表示，其左上标表示选定的坐标系{A}，此时AP=[PXPYPZ]T图空间任一点的坐标表示式中：PX、PY、PZ是点P在座标系{A}中的三个地点坐标重量，以下列图。二、齐次坐标表示将一个n维空间的点用n+1维坐标表示，那么该n+1维坐标即为n维坐标的齐次坐标。一般状况下w称为该齐次坐标中的比率因子，当取w=1时，其表示方法称为齐次坐标的规格化形式，即P=[PXPYPZ1]T三、坐标轴的方向表示i、j、k分别表示直角坐标系中X、Y、Z坐标轴的单位矢量，用齐次坐标表示之，那么有X=[1000]TY=[0100]TZ=[0010]T由上述可知，假定规定：41排阵[abcw]T中第四个元素为零，且知足2+b2+c2=1，那么[abc0]T中、、的表示某轴的方向；4aabc1排阵[a]T中第四个元素不为零，那么[abc]T表bcww示空间某点的地点。四、矢量的方向表示图中所示的矢量u的方向用41排阵可表达为：u=[abc0]Ta=cos，b=cos，c=cos图中所示的矢量u的起点O为坐标原点，用41排阵可表达为：O=[0001]T例用齐次坐标表示图中所示的矢量u、v、w的坐标方向。图用不一样方向角表示方向矢量u、v、w位姿描绘在机器人坐标系中，运动时相关于连杆不动的坐标系称为静坐标系，简称静系；跟从连杆运动的坐标系称为动坐标系，简称为动系。动系地点与姿态的描绘称为动系的位姿表示，是对动系原点地点及各坐标轴方向的描绘。一、连杆的位姿描绘设有一个机器人的连杆，假定给定了连杆PQ上某点的地点和该连杆在空间的姿态，那么称该连杆在空间是完整确立的。以下列图，O为连杆上任一点，OXYZ为与连杆固接的一个动坐标系，即为动系。连杆PQ在固定坐标系OXYZ中的地点可用一齐次坐标表示为连杆的姿态可由动系的坐标轴方素来表示。令n、o、a分别为X、Y、Z坐标轴的单位矢量，各单位方向矢量在静系上的重量为动系各坐标轴的方向余弦，以齐次坐标图连杆的位姿表示形式分别表示为由此可知，连杆的位姿可用下述齐次矩阵表示：明显，连杆的位姿表示就是对固连于连杆上的动系位姿表示。例图表示固连于连杆的坐标系{B}位于O点，X=2，Y=1，ZBBBB0。在XOY平面内，坐标系{B}相对固定坐标系{A}有一个30°的偏转，试写出表示连杆位姿的坐标系{B}的44矩阵表达式。图动坐标系{B}的位姿表示二、手部的位姿描绘机器人手部的地点和姿态也能够用固连于手部的坐标系{B}的位姿来表示，以下列图。坐标系{B}能够这样来确立；取手部的中心点为原点OB；关节轴为ZB轴，ZB轴的单位方向矢量a称为靠近矢量，指向朝外；两手指的连线为YB轴，YB轴的单位方向矢量o称为姿态矢量，指向可随意选定；XB轴与YB轴及ZB轴垂直，XB轴的单位方向矢量n称为法向矢量，且n=oa，指向切合右手法那么。图手部的位姿表示手部的地点矢量为固定参照系原点指向手部坐标系{B}原点的矢量P，手部的方向矢量为n、o、a。于是手部的位姿可用44矩阵表示为例图表示手部抓握物体Q，物体是边长为2个单位的正立方体，写出表达该手部位姿的矩阵表达式。三、目标物齐次矩阵表示以下列图，楔块Q在图(a)所示地点，其地点和姿态可用8个点描绘，矩阵表达式为图抓握物体Q的手部

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