第一学期第四讲机器人导论.ppt

2012-2013学年第一学期第四讲机器人导论,王国利信息科学与技术学院中山大学,标准轮/Fixed Standard Wheel,3.2.3,转向标准轮/Steered Standard Wheel,3.2.3,机器人运动学约束/Robot Kinematic Constraints,给定具有 M 个轮子的机器人每个轮子施加零个或多个机器人运动约束只有固定或转向标准轮会产生约束考虑到不同轮子的组合，机器人的机动性如何?假定标准轮的总数为 N=Nf+Ns，将约束方程写成矩阵形式:滚动侧滑,3.2.4,差动机器人案例/Example:Differential Drive Robot,详见黑板上的推导过程/Presented on blackboard,3.2.5,差动机器人案例/Example:Omnidirectional Robot,详见黑板上的推导过程/Presented on blackboard,3.2.5,移动机器人的机动性/Mobile Robot Maneuverability,移动机器人的机动能力主要包括遵循侧滑约束的机动能力外加转动形成的附加自由度三个轮子足以保证静态稳定多出的轮子需要额外的同步机制即使对于三轮有时也是如此如前所建立的方程所示可移动度可转向度机动能力,3.3,可移动度/Degree of Mobility,为了避免侧滑，需要满足以下约束:从数学上讲 属于投影矩阵 的零空间 的零空间 N 是有满足一下约束的向量 n 组成几何上可以理解为瞬时旋转中心(Instantaneous Center of Rotation，ICR),3.3.1,瞬时旋转中心/Instantaneous Center of Rotation,Ackermann SteeringBicycle,3.3.1,可移动度/More on Degree of Mobility,机器人的底盘运动学由一组独立的约束组成,越大，移动受到的约束越多从数学上来讲无标准轮情形所有方向都受到约束例如单轮:仅有一个固定的标准轮差动:两个固定标准轮沿同一轴部署沿不同轴部署,3.3.1,可转向度/Degree of Steerability,间接地运动自由度任何瞬时的特定方位施加的运动学约束方位改变可以提供附加的机动能力 的范围:实例单个转向轮：三轮移动平台两个转向轮：无固定的标准轮车(Ackermann转向):Nf=2,Ns=2 公用轴,3.3.2,机器人的机动性/Robot Maneuverability,机动程度具有同样 未必是相同的 例如:差动机器人和三轮机器人具有 的机器人，其 ICR 总是被约束在一条直线上具有 的机器人，其 ICR 可不受约束的配置在平面上的任意点同步驱动的案例,3.3.3,轮子的配置构型Wheel Configurations,差动 三轮,3.3.3,基本三轮构型Five Basic Types of Three-Wheel Configurations,3.3.3,同步驱动/Synchro Drive,3.3.3,