学年第二学期第五讲机器人导论.ppt
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1、2014-2015学年第二学期第五讲 机器人导论,王国利 信息科学与技术学院 中山大学,移动机器人的机动性/Mobile Robot Maneuverability,影响移动机器人机动能力主要因素包括 遵循侧滑约束对机动能力的限制 转动形成的附加运动自由度 我们重点关注刻画机动性的三个指标 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,
2、ICR),3.3.1,瞬时旋转中心/ Instantaneous Center of Rotation,Ackermann Steering Bicycle,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 , 秩越大, 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(详见黑板上讨论) 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
3、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: 不再允许有无固定的标准轮 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,同步驱动/Synchro Drive,3.3.3,基本三轮构型 Five
4、Basic Types of Three-Wheel Configurations,3.3.3,工作空间:自由度 Mobile Robot Workspace: Degrees of Freedom,机动性等效移动的自由度 (degree of freedom, DOF) 具体在移动环境中如何体现? 车辆实例 工作空间 机器人如何在工作空间中两个不同的构型移动? 机器人独立可达到的速度 = 微分自由度(differentiable degrees of freedom,DDOF) = 自行车: DDOF = 1; DOF=3 全向小车: DDOF=3; DOF=3,3.4.1,移动机器人工作空
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- 学年 第二 学期 第五 机器人 导论
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