机构学与机器人学-5机器人运动学课件

机构学与机器人学-5机器人运动学机构学与机器人学-5机器人运动学机构学与机器人学-5机器人运动学第五章机器人运动学、齐次坐标用不同时为零的四个数(x1,x2,x3,x4)表示点的位,这四个数称为空间点的齐次坐标它与点的笛卡尔坐标(x,y,)关系为所以确定空间点的齐次坐标不是单值的,可以是(1x2,x3,x4),也可是(1,Ax2,Axy,4x1)4≠0,可以唯确定空间点的位置,若x4=0,则点→表示0起点的一个向量的指示方向,x1称为比例因子中学化学教学是化学教育的启蒙和基础阶段。它不仅能为学生升入高一级学校学习有关专业奠定基础，也能为毕业生参加工作解决处理一些实际问题打下基础。寻求有效教学方法，提高初中化学的教学质量，是我们每个教师教学活动的根本目标。通过多年的教学，我们感到传统的教学观、学生观、教师角色和教学行为是影响教学有效性的主要原因。我们认为，在新课程理念指引下，教师的教学设计、教师角色和教学行为的转变等方面的探究都必须围绕有效教学而展开，通过发现探究式、自主交往式、过程活动式等多种教学形式开展有效教学，从而实现课堂教学的高效率。一、学生学习兴趣的激发爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师”。兴趣是求知的巨大动力，发明创造的源泉。兴趣的培养在于诱导。教师在教学过程中应因势利导，引导他们及时排除不利于发展学生认识兴趣的因素。有针对性地帮助他们扫除学习中的障碍，唤起他们对学习的兴趣，使他们能积极主动自觉地学。初中化学是化学启蒙教学，要特别重视对学习兴趣、学习愿望、学习热情和学习习惯的培养，使学生热爱学习、善于学习、乐于学习。要精心设计化学实验，在实验目的、操作程序、实验现象、结果分析等环节上多下功夫，设置悬念，让学生在“观察――惊叹――疑问”中获得体验，感受化学世界的神奇。二、确立教师主导、学生主体的教学思路古人云：”亲其师而信其道。”融洽的师生情感可以调动师生双方的情绪，焕发教师“教”的激情和学生“学”的热情，营造出和谐的教学氛围。课堂教学要提高效率，就必须建立起一种平等、信任、理解、相互尊重的和谐师生关系，创设民主与轻松的课堂教学环境。在这样的教学环境里，学生消除了胆怯和依赖心理，他们便可以无拘无束地充分表现自己，使课堂氛围轻松愉快。当然，教师的主导作用和学生的主体地位是辩证统一的关系，以学生为主体，并不意味着忽略教师的主导作用。教师的主导作用发挥得越充分，学生的主体地位越巩固。因此，教师应在教学中突出学生的主体地位，面向全体学生，使学生成为课堂的主人，焕发出课堂的生命力。做到师生互动，融为一体。三、有效的教学设计集体备课是精心准备课堂教学设计方案的重要途径，通常按以下四个阶段进行：1.集体备课。①引领：由备课中心发言人在教研活动会上以“说课”的形成发言，说教材、教学目标、重难点、教学方法、教学过程、课件准备、习题精选、教学理论等。②合作：讨论发言人的内容。③交流：由个人代表或小组代表发言交流。④整合：由教研组长整合大家的意见，小结备课情况。要做好整个过程必要的发言记录。2.实施教学方案。统一时间组织本组教师听课、观察，有条件者全程录音录像，让研究课真正回归到日常教学中来。3.教学反思。执教教师执教后对教学观念、教学行为、学生表现以及教学的成功与失败进行理性分析。自我反思是教学过程的一个必要环节，是提高教学效果的重要途径。4.形成新教案。同一教案多层次、多次上课，多次教学反思，反复讨论，结合本班级的实情，最终讨论定稿。要把上次研究积累的经验作为下一次实践的起点，实现螺旋式上升。四、注重发挥化学学科特色1.加强实验教学。化学实验课的教学是培养学生实验技能的重要手段之一，强化实验课的教学对于培养创新型的高素质专业人才具有重要的意义。在传统的教学大纲中，实验教学内容设置体现出多验证、少创新、多定性、少定量等特点，因此实验过程中学生很少主动思考，严重影响了学生的实验技能和创新能力的提高。因此，我在进行实验教学时，特别注重综合性的实验。力求满足学生实验技能全面培养的需要，适合学生能动性与创造性的发挥。这样，使学生对实验技术有了更深入的掌握。在确保实验效果的同时也提高了实验的复杂程度，强化了学生的学习效果，培养了学生的创新思维。学生经过综合实验训练后，实验技能显著提高。2.从现象到本质，逐步深入，引导学生形成科学的思维方式。化学理论知识的获得，无不是在观察现象的基础上深入研究才得到的。在教学过程中先预设实验现象，再引导学生逐步深入思考，最后把理论知识完整的展现给学生，这样的效果较好。3.与多媒体教学的有机结合。针对化学课程内容抽象、繁琐的特点，传统的黑板式教学法已难以满足现代化学教学的需要。而多媒体教学能使难于理解的知识通过图象、图表、文字、数据与动画演示结合融为一体，直观地表现出来，能显著提高化学教学的质量和教学效果。特别是在实验教学方面，由于以往的教学都是教师在前面演示，只有一小部分学生能看得清楚，若让学生轮流到前面观察又很浪费时间，为了提高演示效果，便于全体学生观察，改用化学投影仪来配合完成上述实验过程。学生在屏幕上看到了一个放大了几十倍的实验……。给学生留下了深刻的印象，达到预期的目的。有的实验时间长，不易马上见到实验效果，如铁生锈的实验，若在课堂上做演示实验时，需很长时间，不可取，如果改用多媒体计算机演示其实验过程，几分钟即可，这样变抽象的内容为直观现象，学生看得一清二楚，增强了演示效果。同时，活跃了课堂教学气氛，激发了学生学习化学的兴趣，这种新颖的方法，能刺激学生的感官，引起学生的注意，有助于学生观察能力的培养多媒体辅助教学进入化学教学，给学生带来了勃勃生机，它通过图像、动画、视频、声音等方式创设情景，激发兴趣，突出重点，突破难点，化静为动，发展学生的思维，培养学生的能力，打破了传统的单一的教学模式，确保学生形象思维和抽象思维的同步进行，大大提高了课堂教学的质量。因此，我们要不断探索，挖掘潜力，让多媒体在教学中发挥更大的作用。总之，提高化学课堂教学效率是提高教学质量的中心环节。通过培养学生对化学学科的浓厚兴趣、构建“教师为主导、学生为主体”的和谐课堂教学关系、优化课堂教学设计、发挥化学学科课堂教学特色等，认真领会教材内容及教学要求，转变教学观念，用先进的教学理念做支撑，面向全体学生，做到“堂堂清”，使每个学生都有不同程度的提高，才能确保课堂教学高效率，从而提高教学质量。一、引言21世纪中国的发展突飞猛进、举世瞩目。伴随着经济的迅猛发展和综合国力的不断提升，时代对于研究生这一高层次人才提出了新的更高的要求。2005年4月在北京召开的全国高等学校研究生外语教学研究会明确指出：研究生的英语教学一定要“以需为本”，应通过各种方式和渠道，提高研究生的英语应用能力，特别是要提高研究生在本专业和相关专业领域的口语和文字交流能力[1]。“英语当然也是学生接触国际最新科技、走向学术前沿最有力的工具之一，是参与国际学术交流的必备工具和利器之一”[2]。英语在国际交流中的重要性由此可见一斑。社会的需求对新时期的研究生口语教学提出了挑战，如何改变传统的教学模式，提高理工类研究生的英语综合应用能力和学术交流能力，达到英语学习促进专业学习，为科研、工作服务的目的，是一个值得每一位英语教学工作者思考的问题。二、影响理工类研究生英语口语能力提高的因素理工类研究生（以河北工程大学为例），大部分已通过了大学英语四级考试，部分同学还通过了六级考试，已经具备了一定的英语语法知识、阅读能力和词汇量，然而他们的口语交际能力却不容乐观，真正能熟练应用英语进行口语表达的学生很少。究其原因，主要有以下几方面。1、社会层面长期以来的应试教育传统忽视了英语口语的重要性。纵观近些年的考试制度不难发现，一些重要考试如中考、高考、研究生入学考试或大学英语四、六级考试都没有针对学生口语能力层面的考察。虽然部分学校也在积极探索增加研究生复试中的口语测试，但大部分也只是将其作为一个参考，并不计入学生的总成绩。不断推陈出新的大学英语四、六级考试虽然近年来增加了对学生听力和翻译技能的考察，口语测试却始终没能正式成为测试的一部分，这种现象难免造成教师为考试而教，学生为考试而学，以笔试成绩评估能力的现象，严重阻碍了学生英语交际能力的提高。2、学校层面研究生英语课程设置在延续本科课程基础之上做了一定调整，整个英语教学分两个学期完成，第一学期注重对学生英语基础能力的培养，分为精读和听力。第二学期增加了国际学术交流英语、科技英语翻译、口语课程，这种课程设置改变了过去英语教育只是通识教育的状态，更加注重学生交际能力的培养，是一个良好的开端。然而，口语教学一般也只是作为考查课出现，并没有受到足够的重视，对于学生的口语能力也没有一个科学合理全面的评估体系，这在一定程度上阻碍了学生英语口语交际能力的提高。3、教师层面培养具备外语交流能力的高端专业人才，对英语教师提出了更大的挑战，英语教师自身的业务水平和文化素质很大程度上关系着口语教学效果。然而现实是英语教师的整体素质似乎并不能满足时代赋予他们的重任，他们很少有机会出国进修，提高自己的语言能力，不少教师在发音、语法、文化、教学方法等方面都有待提高。没有高素质的英语教师团队，培养高素质人才就无从谈起。传统的教学模式下，教师统领课堂，教学方法陈旧，模式单一，学生积极性不高。教师在教学过程中忽略学生自信心和学习情感的培养，造成了很多学生在使用英语进行口语表达中都存在着一定的外语焦虑，自卑心理导致他们紧张，害怕出错，不敢在众人面前表达、交流思想。4、学生层面不少学生都会抱怨周围没有说英语的环境，诚然，英语口语能力的提高依赖于可供语言大量输入和输出的语言环境。但近些年随着网络的迅猛发展，学生可以接触到更多的英语，关键是要发挥自己的主观能动性，积极创造练习英语的语言环境。英文报纸、杂志、书籍、电影、学习网站等无一不为我们提供了良好的口语练习素材，关键是如何用好它们，通过强大的语言输入转变成语言输出能力，提高自己的口语水平。三、创新理工类研究生英语口语教学模式河北工程大学作为一所地方理工类院校，有自身的专业优势和办学特色。因此，研究生英语口语教学必须结合自身实际，以满足社会需求和学术需要为前提，不断探索适合本校实际的口语教学路子。1、更新教学理念，转变教师和学生角色建构主义强调以学生为中心，学生是教学实践的主体，是知识意义的主动建构者。教师是教学实践的组织者，其任务是帮助学生在学习的过程中进行新旧知识的有机结合，发挥学生的自主性、能动性和创造性，培养他们分析问题、解决问题和创造性思维的能力[3]。基于建构主义的教学观，在实际教学过程中，必须改变传统的以教师为中心的教学模式，充分发挥学生的主体作用，让学生真正成为课堂的主人，而教师则从传统的主导者的角色转化为课堂活动的组织者、指导者、监督者、参与者，帮助学生实现口语综合运用能力的提高。其次，教师在教学中也要注重不断提高自身的业务素质，以担当起为社会培养出更多的与国际接轨的、具有项目交流能力的高端人才的重任。再次，教学过程中教师要采用科学、合理的口语评估体系，将形成性评价与终结性评价相结合，建立“学生自评+生生互评+教师评价+期末考试”的综合性评价体系，促进口语教学的进一步提高。2、采用多样化教学手段丰富英语口语教学针对理工科研究生英语口语水平欠佳的现状，可以采用多样化的教学手段，按照循序渐进、由简到难的顺序逐步提高其口语表达能力。（1）初级阶段。口语日记：口语日记特别适合口语基础较差的同学，初级阶段它对激发学生张口说英语的欲望有明显效果，教师可指导学生每天晚上回忆自己周围一天发生的事情并用英语叙述。口语日记有助于学生在初期熟悉英语时态、人称等各个方面的内容，夯实学生的口语基本功。演讲比赛：演讲是一种较为正式的口语练习方式，需要突破面对一定数量听众所产生的紧张心理。演讲要做到清晰、连贯，注意自己的语音语调、遣词造句、台上表现，既可以锻炼学生的心理素质，也能提高学生当众讲话的能力。专题辩论：辩论对学生的英语表达能力和学生的思维能力要求都比较高，要求学生口语流利、思维敏捷、幽默风趣，辩论可以锻炼学生的语言组织能力和临场反应能力。角色扮演：角色扮演为学生提供了尽情展示自己才艺的舞台，对于增强学生说英语的自信心有很大的作用。它为学生提供了最真实的语言环境，学生通过背诵台词，并在表演的过程中与他人合作提高自己的口语表达能力。这种活动实现了师生互动、生生互动，有利于营造一种轻松、愉悦的课堂气氛，最大限度地激发学生学习英语的热情和潜能。以上只是简单列举了一些适合在课堂上开展的口语教学活动，当然实践中教师还可以根据实际需要，灵活采用课文复述、小组讨论、看图说话、影视欣赏、电影配音等多种教学手段，因材施教，不断变通，以保持学生对课堂的期许度和新鲜感。还可以组织学生开展丰富多彩的第二英语课堂，如定期组织英语角、英语沙龙等，以激发学生学习英语的积极性。（2）高级阶段。经过初期的锻炼，接下来可根据理工类研究生的实际需求，利用模拟国际学术会议等形式训练学生口头报告的能力，以适应研究生不断增加的参与国际学术交流的需要。模拟国际学术会议：模拟国际学术会议就是要构建国际学术场景，营造语言应用的真实环境。研究生需要撰写学术论文，录用后出席会议并利用PPT作大会现场英文口头报告，报告结束后回答专家及现场观众的提问。迄今为止，我校已成功举办了两届研究生模拟国际学术会议，今年将继续举办第三届，取得了良好的效果。模拟国际学术会议为研究生提供了相互学习、相互促进、相互交流的机会，学生不断熟悉了国际学术会议的流程与环境，建立了参与国际学术交流的自信。将英语学习与专业学习相结合，开阔了学生的视野，锻炼了他们用英语有效地开展学术研究与国际交流的能力，为研究生出席正式的国际会议、用英语清晰准确地发表自己的观点并和外国专家自由交谈打下了坚实的基础。四、结语研究生英语实际应用能力的提高，不仅是研究生专业学习和研究的需要，也是时代对研究生提出的具体要求[4]。本文初步探讨了影响理工类研究生英语口语能力提高的因素，从更新教学理念和采用多样化的教学手段两方面为其口语教学模式提供新思路，以提高学生的语言交际能力，使他们具备和外国专家进行自由交谈和独立参加国际会议的能力。【第五章机器人运动学、齐次坐标用不同时为零的四个数(x1,x2,x3,x4)表示点的位,这四个数称为空间点的齐次坐标它与点的笛卡尔坐标(x,y,)关系为所以确定空间点的齐次坐标不是单值的,可以是(1x2,x3,x4),也可是(1,Ax2,Axy,4x1)4≠0,可以唯确定空间点的位置,若x4=0,则点→表示0起点的一个向量的指示方向,x1称为比例因子齐次坐标变换设A坐标系中有一点p,它的齐次坐标x1,4x2,4x3,x1同一点在B坐标,Bx,x2,Bx3,Bx由于齐次方程多值性,总使于是&1=111+Oxx2+axl3+PuIgBBB,+pBx1+05B7+a:3FP,XA写成矩阵形式0PPP00OB齐次变换形式PBRABO04X1的列矢量表示三维空间的点,称为点的齐次坐标,仍然记为P或PP=DTPRPTBBOO,00001R描述B系相对于A系的方位,P0为B系相对于A系的平移矢量。坐标原点的矢量,即零矢量表示为[0,0,0,1T。矢量[0,0,0,0没有定义。具有形如a,bc,0]的矢量表示无限远矢量,用来表示方向,即[1,0,0,0],[0,1,0,0]T,[0,0,1,0]分别表示x,y,z轴的方向。例:已知点u=7+3+2k,对它进行绕轴旋转90°的齐次变换为0-100‖7000‖300100001、机器人运动学方程的表示1、可以把任何机器人的机械手看做是一系列由关节连接起来的连杆构成。机械手每一个连杆建立一个坐标系,并用齐次变换来描述这些坐标间的相对位置和姿态。通常把描述一个连杆与下一个连杆间相对关系的齐次变换叫做A矩阵。一个A矩阵就是一个描述连杆坐标系间相对平移和旋转的齐次变换。如果A表示第一个连杆对于基系的位置和姿态,A2表示第二个连杆相对于第一个连杆的位置和姿态,那么第二个连杆在基系中的位置和姿态可由下列矩阵的乘积给出:T2=A,A2同理,若A3表示第三个连杆相对于第二个连杆的位置和姿态,则有:T3=A1A2A3六连杆机械手有下列矩阵T6=A,A2A3AgAsA62、机械手的运动方向图表示机器人的一个夹手。把所描述的坐标系的原点置于夹手指尖的中心,此原点由矢量P表示。描述夹手方向的三个单位矢量的指向如下:2向矢量处于夹手进入物体的方向上,并称之为接近矢量a;y向矢量的方向从一个指尖指向另一个指尖,处于规定夹手方向上,称为方向矢量0;最后一个矢量叫做法线矢量n,它与矢量o和a一起构成一个右手矢量集合,并由矢量的交乘所规定:n=0×a。因此,变换T具有