機械手臂-坐標系


1.六軸機械手臂一般使用6個量來表示其空間點(位置與姿態)
表示空間姿態的有三種方式:RPY角(roll pitch yaw)和歐拉角(euler angles),旋轉矩陣

RPY:先繞Z軸旋轉,再繞Y軸旋轉,最后是繞X軸旋轉。
歐拉角:先繞Z軸旋轉,再繞Y軸旋轉,最后再繞Z軸旋轉
旋轉矩陣:先繞X軸旋轉,再繞Y軸旋轉,最后再繞Z軸旋轉。

(1).staubli是使用旋轉矩陣
(2).ABB使用歐拉角


2.姿態等效旋轉軸的計算
百度文庫中有個詳細的介紹 http://wenku.baidu.com/view/d2b7345a804d2b160b4ec0a0.html

 

3.trsf介紹
史陶比爾的Trsf可以表示為一個在三維空間中任意一點的位置與姿態。一共六個量。
trsf={x,y,z,rx,ry,rz}  其中rx,ry,rz的取值范圍是(-180~180)

x表示在X軸方向上的平移
y表示在Y軸方向上的平移
z表示在Z軸方向上的平移
(rrotate, 表示旋轉的意思)
rx表示在X軸方向的旋轉
ry表示在Y軸方向的旋轉
rz表示在Z軸方向的旋轉

順序:先平移x,再平移y,然后z,接着旋轉rx,再旋轉ry,最后旋轉rz

4 trsf與四階矩陣的相互轉化
trsf每一個量都可以表示為一個四階矩陣。

                            

                     

 trsf=matrix(x)*matrix(y)*matrix(z)*matrix(rx)*matrix(ry)*matrix(rz)

其中   =trsf.rx; =trsf.ry; =trsf.rz; x=trsf.x/1000,y=trsf.y/1000,z=trsf.z/1000

5.空間位置矩陣一般都是表示為   

n,o,a,p  是三維的列向量 , 其中 n,o,a,p是相互正交的單位向量 , 表示了該坐標系相對於參考坐標系的姿態, 向量表示了該坐標系原點相對於參考坐標系的位置。
注: 向量表示了該坐標系的 軸方向, 向量表示了該坐標系的 軸方向, 向量表示了該坐標系的 軸方向

 

6.轉換矩陣與trsf之間的關系是:

 

 從矩陣轉換為trsf時,一般至少有兩解

由於范圍均在(-180180)內,tansin可以獲得兩個解。
比如(30,120,-45)(-150,60,135)
在某些模擬器其中,會進行強制轉換。rx強制在(-90~90)之間。

 

但是在程序中是可以賦值,運動的。

 

7.trsf的逆運算
trsf的逆就是其矩陣的逆  matrix(x)*matrx(y)*matrix(z)*matrix(rx)*matrix(ry)*matrix(rz)的逆,那么就是六個逆矩陣倒乘。
matrix(rz),matrix(ry),matrix(rx),matrtix(z),matrix(y),matrix(x)的逆矩陣分別是

      
其逆陣就是上面六個式子相乘。

 *
那么為

根據旋轉矩陣就可以得到逆陣的x,y,z,rx,ry,rz


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