Modern Robotics- Mechanics, Planning, and Control 现代机器人学：力学，规划与控...

### 知识点总结 #### 一、现代机器人学概览 - **书籍基本信息**： - **书名**：《现代机器人学：力学、规划与控制》 - **作者**：Kevin M. Lynch 和 Frank C. Park - **出版日期**：2017年5月 - **出版社**：Cambridge University Press - **ISBN**：9781107156302 - **官方网址**：[http://modernrobotics.org](http://modernrobotics.org) - **书籍内容概述**： - 本书全面覆盖了现代机器人学的基本概念和技术，包括机器人运动学、动力学、规划与控制等方面。 - 适用于初学者和有一定基础的学习者，旨在提供系统性的学习资源。 #### 二、配置空间（Configuration Space） - **配置空间简介**： - 配置空间（C-Space）是描述机器人所有可能状态的空间。 - 它包含了机器人在执行任务时的所有可能位置和姿态组合。 - **自由度（Degrees of Freedom, DOF）**： - **刚体自由度**：介绍了一个刚体在三维空间中的自由度，即平移和旋转自由度。 - **机器人自由度**：解释了机器人如何通过其关节来实现特定的运动范围。 - **机器人关节**：包括旋转关节、滑动关节等不同类型的关节及其作用。 - **Grübler公式**：用于计算具有多个关节的机器人的总自由度。 - **配置空间的性质**： - **配置空间拓扑**：探讨了配置空间的拓扑结构，包括连接性、孔洞等特性。 - **配置空间表示**：讨论了如何表示配置空间的不同方法，如直角坐标系、极坐标系等。 - **配置空间约束**： - 探讨了配置空间中的各种约束条件，包括几何约束和物理约束等。 - **任务空间和工作空间**： - **任务空间**：定义了机器人执行任务时所关注的空间区域。 - **工作空间**：指的是机器人末端执行器可以达到的所有位置集合。 #### 三、刚体运动（Rigid-Body Motions） - **平面内的刚体运动**： - 描述了刚体在二维平面上的运动方式，包括平移和旋转。 - **旋转与角速度**： - **旋转矩阵**：介绍了如何使用旋转矩阵来表示刚体的旋转变换。 - **角速度**：解释了角速度的概念以及它如何描述刚体旋转的速度。 - **旋转的指数坐标表示**：介绍了利用指数坐标表示旋转的方法。 - **刚体运动与Twist**： - **同构变换矩阵**：讲解了如何使用同构变换矩阵来表示刚体的位姿变换。 - **Twist**：Twist是一个六维向量，用来描述刚体的线速度和角速度。 - **刚体运动的指数坐标表示**：探讨了如何用指数坐标来表示刚体运动。 - **力偶**： - 解释了力偶的概念及其在机器人学中的应用。 #### 四、正向运动学（Forward Kinematics） - **指数乘积公式**： - 介绍了指数乘积公式的两种形式，一种基于基坐标系中的螺旋轴，另一种基于末端执行器坐标系中的螺旋轴。 - 提供了具体的例子来说明这些公式的应用。 - **通用机器人描述格式**： - 讨论了URDF（Universal Robot Description Format），一种用于描述机器人模型的标准格式。 #### 五、速度运动学与静态分析（Velocity Kinematics and Statics） - **操纵器雅可比矩阵**： - 介绍了操纵器雅可比矩阵的概念，它是连接关节速度和末端执行器速度之间的关系矩阵。 - 讨论了如何计算和应用雅可比矩阵来进行速度分析。 《现代机器人学：力学、规划与控制》是一本深入浅出地介绍了机器人学核心概念和技术的书籍。通过对配置空间、刚体运动、正向运动学以及速度运动学与静态分析等内容的详细介绍，为读者提供了系统化的学习路径。无论是对于初学者还是对机器人学有更深入了解的需求者，本书都提供了丰富的资源和支持。