连续体机器人的正逆向运动学模型-(2)DH参数法与雅可比矩阵

章节分布
概述
介绍在传统机器中使用的DH参数法和雅可比矩阵jacobian
利用DH参数法解决机器人的正向运动学
利用jacobian的伪逆迭代解决机器人的逆向运动学
连续体建模思路
传统的机器人的模型建立使用DH参数法,而连续体机器人是没有固定的关节的,所以会拟合出虚拟关节,所以建模的思路是差不多的,所以这里先介绍DH参数法

DH参数
直接拿例子来看

阐述:DH参数法无非就是用4个参数来表示一个位姿变换矩阵,有几个关节就需要几个矩阵,所以我们首先要明确有两个矩阵,每个矩阵都对应着一套DH参数
步骤
先安排坐标系
Z轴:我们使用的是标准DH参数法,坐标系应该放在连杆的末端,先安排Z轴与旋转关节共线。
X轴:满足两个条件,新的X要与旧的Z轴 1)垂直 2)相交
Y轴:使用右手定则
得到DH参数
直接看下面这张图片,对应自己放置的坐标系得到里面的4个参数,


将DH参数放入矩阵对应位置就形成了位姿变换矩阵


雅可比矩阵
同样拿上面的例子

对于旋转关节

对于移动关节

所以例子中的矩阵为

式子中各项为

注意:之前一直有一点疑惑,明明我们是两个关节,所以建立了两个矩阵,为什么这里有Z0,其实我们一直要有一个观念,就是有一个恒定的世界坐标系{ 0 },而我们建立的是{ 1 }{ 2 }这两个坐标系。
注意:矩阵中的X就是叉乘,对应matlab为 corss
下一章节应用DH参数法对连续体机器人的正向运动进行建模
资料参考来源
《Robot Modeling and Control》 by Mark W. Spong
Design and Kinematic Modeling of Constant Curvature Continuum Robots: A Review