1.基本概念

? ? ? ?建立機器人的正逆運動學和正逆動力學模型是為了解決不同類型的控制和規劃問題。這些模型幫助工程師和研究人員理解和預測機器人的行為，從而設計出更有效的控制策略和運動規劃。以下是建立這些模型的主要原因和一些應用實例：

正運動學模型

? ? ? ?正運動學模型描述了從關節角度到末端執行器位置和姿態的映射。給定關節角度，正運動學模型可以計算出末端執行器的確切位置和方向。

原因和應用：

1. 任務規劃：在需要知道機器人末端執行器的確切位置和姿態時，如在裝配或精確放置任務中，正運動學模型是必要的。
   • 例如，在自動化裝配線上，機器人需要將零件精確地放置在特定位置。正運動學模型幫助確定實現這一目標所需的關節角度。

逆運動學模型

? ? ? ?逆運動學模型描述了從末端執行器位置和姿態到關節角度的映射。給定末端執行器的目標位置和姿態，逆運動學模型可以計算出實現這一目標所需的關節角度。

原因和應用：

1. 路徑規劃：逆運動學模型用于計算機器人為了達到特定目標位置和姿態所需的關節角度，這對于路徑規劃至關重要。
   • 例如，在機器人手術中，醫生可能需要機器人手臂精確地移動到患者體內的某個位置。逆運動學模型幫助確定實現這一目標所需的關節角度。

正動力學

? ? ? ?正動力學模型描述了在已知關節力和扭矩的情況下，機器人如何隨時間變化，即系統的運動狀態（位置、速度、加速度）。這種模型通常用于：

1. 系統分析：通過正動力學模型，工程師可以分析機器人在給定力和扭矩下的動態響應，了解機器人在不同操作條件下的性能。
2. 仿真和測試：在實際應用之前，可以使用正動力學模型進行仿真，以測試機器人的動態行為和性能。
3. 參數優化：正動力學模型可以用于優化控制器的參數，確保機器人在各種操作條件下都能表現出最佳性能。

逆動力學

? ? ? ?逆動力學模型描述了為了實現特定的運動狀態（如位置、速度、加速度）所需的關節力和扭矩。這種模型通常用于：

1. 控制器設計：逆動力學模型是設計控制器的基礎，它可以直接計算出為了實現特定運動所需的力和扭矩。這對于閉環控制系統尤為重要，因為它允許控制器根據機器人的實際運動狀態調整施加的力矩。
2. 實時控制：在實時控制中，逆動力學模型可以幫助控制器快速計算出所需的力矩，以響應外部環境和任務需求的變化。

? ? ? ?總結來說，正動力學模型更多地用于系統分析和參數優化，而逆動力學模型則直接應用于控制器設計，以實現精確的實時控制。這兩種模型共同構成了機器人運動控制和分析的基礎。

參考文獻

1.基于動力學模型的機械臂pid控制_pid控制的輸入與機械臂動力學的輸入之間有什么關系-CSDN博客