机构学和机器人学chap2.pptx

【机构学和机器人学chap2】的第二章主要讲解了运动学中的向量法，特别是复数矢量法。复数矢量法是用于描述刚体运动的一种基础工具，可以使用直角坐标或极坐标来表示。以下是核心知识点的详细说明： 1. **复数与复数矢量**： - 复数由实部和虚部组成，用(x, y)表示，单位复数i代表虚部，i² = -1。 - 复数的共轭复数表示为z*，模长(幅度)记为|z|，幅角θ通过Euler公式表示为e^(iθ)。 - 复数矢量在复平面上表示自由矢量，如矢量a可以表示为a = |a|(cosθ + isinθ)，其中|a|是矢量的模，θ是矢量与实轴的夹角。 2. **复数矢量运算**： - 向量与单位矢量相乘表示向量旋转，与i的乘积表示逆时针旋转θ。 - 两个复数矢量相乘涉及幅角的相加和模的乘积。 - 微分等式描述了复数矢量随时间的变化，一阶和二阶导数给出了速度和加速度。 3. **空间矢量的复数表示**： - 在O—RIJ坐标系中，空间矢量可以用复数表示，实轴为R，虚轴为I和J。 - 矢量a可以表示为a = a*(cosφ + i sinφ)，其中φ是矢量与R轴的夹角。 4. **机构的运动分析**： - 机构的运动分析涉及位置、速度和加速度分析，位置分析方程可能是非线性的。 - 对于铰链四杆机构，可以建立封闭矢量方程进行分析，例如连续头尾相接的封闭链或两个分支到达同一研究点的方法。 在实际应用中，这些概念和公式对于理解并解决机械系统，尤其是机器人和复杂机构的运动问题至关重要。例如，通过复数矢量法，可以便捷地计算出机构中各个构件的位置、速度和加速度，从而设计出高效的运动控制策略。此外，这种方法还适用于分析和设计其他类型的平面和空间机构，比如连杆机构、齿轮系统等。在管理信息化领域，这种数学工具能够帮助工程师更精确地模拟和优化机械设备的运动行为。