机器人学运动模型

机器人学运动模型

DOF (degree of freedom)

  • 每一个robot都有确定的自由度,每个自由度都有一个驱动器那么所有的自由度都是可控的

  • 自由度: 物体能够对坐标系进行独立动作的数目一个物体可以相对于坐标系,进行三个平移和三个旋转运动,即一个简单的物体有六个自由度。

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DOM (degree of mobility)

自由度友机动度构成,机动度不一定是自由度

  • Holonomic robot
当DOF与DOM相同
  • Non-holonomic robot
当DOF大于DOM

当我们的机器人的DOM比DOF更大时候,会存在冗余驱动

eg. 差数模型

常见运动模型

differential-drive model

  • 正推:下发u w 机器人能到达的位姿

  • 反推,为了去某个位置需要下发什么u和w

bicycle model

  • 推导过程

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如图所示 V可以分解为 V ∣ ∣ V_{||}VV ⊥ V_{\perp }V 且$V_{\perp }=r\frac{d\alpha }{dt} $、

  • 定义角速度 $w=\frac{d\varphi }{dt} $

其中V ⊥ = ∣ v ∣ s i n ( θ ) V_{\perp }=|v|sin(\theta )V=vsin(θ)v = w r v=wrv=wr

因为在时间很短的情况下直线距离为 d φ = v ∗ c o s ( θ ) d t d\varphi = v*cos(\theta )dtdφ=vcos(θ)dt

所以 $w=\frac{|v|sin(\theta )}{|r|} $

最后

上面那个公式其实就是把速度分解成沿轴的速度以及垂直轴的速度>


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