关节机器人

机器人在完成了运动学建模之后，能够建立关节空间与末端位姿空间的关系。为了进一步了解机器人的运动特性，需要求解机器人的速度、加速度以及更高阶问题。机器人速度问题，就是在已知机器人关节位置的前提下，研究关节速度与末端速度的关系。 来源： CSDN 作者： wonderball 链接： https://blog.csdn.net/weixin_37801425/article/details/104758749

Design principles of a human mimetic humanoid: Humanoid platform to study human intelligence and internal body system 拟态类人设计原理:研究人类智能和人体内部系统的类人平台 Yuki Asano,* Kei Okada, Masayuki Inaba SCIENCE ROBOTICS 摘要： 人体的许多系统和机制还没有被完全理解，比如肌肉控制的原理，连接大脑和身体的感觉神经系统，大脑中的学习，以及人类的行走运动。为了解决这一知识缺陷，我们提出了一种模仿类人的方法，这种方法在解剖学上对人体肌肉骨骼结构的逼真程度是前所未有的。我们设计的基本概念是考虑人的机制，这与现有类人设计中使用的传统工程方法形成了对比。我们相信所提出的拟人类人可以为科学研究提供新的机会，例如定量分析人体运动的内部数据。我们描述了拟态类人机器人Kenshiro和Kengoro的原理和发展，并比较了它们在身体比例、骨骼结构、肌肉排列和关节性能等方面与人类在解剖学上的相似性。为了证明模仿类人的潜力，Kenshiro和Kengoro做了几个典型的人类动作。 1.简介 至少在过去的两年,人类努力理解系统和机制,构成了人体,如肌肉控制的原则,感官神经系统,连接大脑和身体,大脑学习的机制,完成简单的散步。近年来

一，机器人建模的ＲＯＳ软件包 *urdf : 机器人建模最重要的ros软件包是urdf软件包。这个软件包包含一个用于统一机器人描述格式(URDF)的C++解析器，它是一个表示机器人模型的XML文件，还有一些其他不同的组件来组成urdf: *urdf_parser_plugin : 这个软件包实现了写入URDF数据结构的方法： *urdfdom_headers : 此组件提供了使用urdf解析器的核心数据结构头文件： *collada_parser : 这个软件包通过解析Collada文件来填充数据结构: *urdfdom : 此组件通过解析URDF文件来填充数据结构： *collada-dom : 这是一个独立组件，可以使用Maya,Blender和Softtimage等３D计算机图形软件对Collada文档进行转换。 我们可以使用URD来定义机器人模型，传感器和工作环境，使用URDF解析器对其进行解析。我们只能使用URDF描述一个类似树状连杆结构机器人，也就是说，机器人会有刚性连杆，并通过关节连接，我们无法用URDF表达柔性连杆。 URDF由特殊的XML标签构成，我们可以使用解析器程序解析这些XML标签以进一步处理。 *joint_state_publisher : 在使用URDF设计机器人模型时，该软件非常有用。这个软件包包含一个名为joint_state

做过轴运动控制的小伙伴肯定都知道，对于轴类的运动控制（伺服电机、步进电机等运动控制）是有软限位与硬限位这个概念的。限位可以限定轴的运动范围，防止其运动超出机械结构所能承受的极限。轴的限位一般都是软限位与硬限位同时存在的，且软限位的范围比硬限位的范围要小。一般情况下单靠软限位就可以胜任限定轴运动范围的工作，但是有些情况如伺服轴没有找原点时，软限位可谓是形同虚设，还是要靠硬限位来保证设备与人员的安全。机器人从原理上就是通过若干个轴通过串联或者并联的方式组成的运动机构，所以说机器人也是需要限位的，这次我们就一起来看一下ABB机器人软限位与硬限位的设置。 软限位设置 软限位可以说是在我们安装调试中会经常使用到的，比如在某个轴的运动范围内存在其它设备会与机器人发生干涉，或者非标的机器人夹具与管线包可能限制了机器人5轴与6轴的运动范围等，在这些已知的必定会发生干涉的地方我们最好事先就把软限位设定好，毕竟不需要添加任何成本，而且还可以避免以后误操作造成财产损失。 控制面板的配置菜单中选择motion主题的arm选项。 以一轴为例，可以看到菜单中有Upper Joint Bound与Lower Joint Bound菜单选项，它们就是对应着1轴的上软限位与下软限位的设置。注意，此处的设置值的单位是弧度。 对于数学不是特别棒的小伙伴我们来复习一下角度与弧度的转换公式： 1弧度=180/π 度 1度

软体机器人 新型的软体机器人: 通过大量刚性连接的关节来实现多个自由度的运动 优点: 无限自由度（Infinite DOF） 操作灵巧 （dexterous manipulation ） 安全性能高(Soft contact)等 缺点: 刚度低 （Low stiffness） 运动精度低 （ inaccurate motions ） 控制复杂（Complex control 来源： CSDN 作者： hdpai2018 链接： https://blog.csdn.net/hdpai2018/article/details/103804571

机器人动力学是机器人学中最核心的部分，也是机器人力控制的基础。 matlab Robotics Toolbook 工具箱中有具体的动力学计算函数： 已知各关节上电机提供的力，求对应的各关节的角度、角速度、角加速度等信息。 用到的函数是：SerialLink.fdyn 具体的调用格式： [ T ,q,qd] = R.fdyn( T , torqfun) T 表示时间间隔，就是采样时间。根据给定的力矩函数 torqfun，求各关节的 q,qd 也可以设定关节角度、角速度的初值，并且确定力矩函数中所含的参数，如下 [ T ,q,qd] = R.fdyn( T , torqfun, q0, qd0, ARG1, ARG2, …) 如 PD 控制： [t,q] = robot.fdyn( 10 , @mytorqfun, qstar, P, D); function tau = mytorqfun (t, q, qd, qstar, P, D) tau = P * (qstar-q) + D * qd ; end 已知关节的角度、角速度、角加速度等信息，求各关节所需提供的力 用到的函数是：SerialLink.rne 具体的调用格式： tau = R.rne(q, qd, qdd) 根据给定的 q, qd, qdd，求个关节需要提供的 tau 如果机器人末端受到力的作用 fext

转载自 这里 机器人学工具箱（Robotics Toolbook for Matlab) 是matlab中专门用于机器人仿真的工具箱，在机器人建模、轨迹规划、控制、可视化方面使用非常方便。 创建机器人的两个最重要的函数是：Link和Seriallink Link 对象包括连杆的各种属性：运动学参数、惯性张量、电机、传递矩阵等 Link 的类函数： A ：关节传动矩阵 RP ：关节类型 friction : 摩擦力 nofriction : 摩擦为0 dyn : 显示动力学参数 islimit：检测关节变量是否超出范围 isrevolute : 检测关节是否为转动关节 isprismatic : 检测关节是否为移动关节 display : 显示D-H矩阵 char : 转化为字符串 Link 的类属性（读/写）： theta：D-H参数 d:D-H参数 a:D-H参数 alpha:D-H参数 sigma: 默认0，旋转关节；1，移动关节 mdh: 默认0，标准D-H；1，改进D-H offset:关节变量偏移量 qlim:关节变量范围 m: 质量 r: 质心 I: 惯性张量 B: 粘性摩擦 Tc: 静摩擦 G: 减速比 Jm: 转子惯量 例如：定义连杆 L =link( 'd' , 1.2 , 'a' , 0.3 , 'alpha' , pi / 2 , 'offset' , pi

提到动力学，我们的第一印象往往是几行甚至几百行的公式，大部分对动力学感兴趣的朋友可能会因此而止步不前，实际上动力学要比纯粹的公式生动丰富的多。为使读者对动力学控制器有个直观而又全面的了解，作者仅概略性地总结包括动力学定义、应用范围、建模方法、具体部署方式及评价标准在内的方方面面。 动力学(dynamics)是研究作用于物体的力和物体运动之间的一般关系，具体到工业机器人，它包括两个基本问题： 1). 已知作用在机器人各关节的力，求该关节对应的运动轨迹，即求加速度，速度和位置； 2). 已知机器人关节当前的加速度，速度和位置，求此时关节上的受力大小。 简单讲，动力学是解决机器人各关节受力大小和它运动之间的关系，已知运动的特性能够求出对应的力的大小，反之，已知受力的大小，可以计算出机器人的运动特性。 动力学的计算有很多方法，如 Lagrange 、Newton-Euler、Gauss、Kane、Screw、Roberson-Wittenburg。其中以Lagrange、Newton-Euler最为常用。实际上这些方式建立的动力学模型最终是可以互相转化的。我们以在竖直平面内运动的二连杆机器人为例，先观察一般的动力学模型都由哪些项组成，在直观上对动力学有一个认识。观察竖直平面内运动的二连杆机器人动力学模型可以发现，采用拉格朗日方法建立的动力学模型，最终都可以用如下标准的形式来表示。