《Robot Dynamics Lecture Notes》中详细介绍了机器人所需要的矩阵和姿态变换,另外也介绍了WBC中应用的零空间和Task任务控制控制原理,文中后半部分大量涉及浮动基座控制和VMC虚拟模型控制的原理介绍,看完能提高对机器人现在主要控制方法的理解!

反对称矩阵:

B在A系下的位置:

SO3下B到A旋转:

旋转矩阵特性:

将向量U从B系转换到A:

各轴独立旋转:

欧拉角定义轴:转Z YAW 转Y Pith 转X ROl

ZYX MIT标准转换方式:

四元数旋转矩阵:

旋转反对称矩阵:

机体角速度与欧拉角速度映射关系:

MIT论文:(它矩阵的顺序是XYZ,对调后与上式一致)

T变换矩阵:

任务工作空间,相对基座的平移和旋转向量:

正解:

末端位置和角度正解:

雅克比矩阵映射末端速度与关节速度:

例子中,末端位置和末端角度对应的雅克比:

同一参考坐标系下的串联机构雅克比累加:

串联杆末端坐标系 线速度 累加公式(拉格朗日动能计算中的连杆平移动能+旋转动能):

串联杆 平移和旋转雅克比:

举例,计算各关节相对基座旋转矩阵:

确定旋转:

确定平移:

构建位置雅克比:

旋转雅克比:

雅克比伪逆映射:

J不满秩的最小二乘解既伪逆:

零空间:

零空间向量,控制q0时不改变q:

Multi-task Inverse Differential Kinematics Control:

工作空间雅克比和期望任务速度:

在雅克伪逆映射速度中增加权重矩阵:

任务Task零空间公式:

举例末端速度和末端姿态均有要求:

多体动力学:固定基座

浮动基座:

机械臂重力补偿:

逆动力学控制:( model-based joint space control)

期望加速度计算:

零空间任务控制,由期望末端速度产生期望关节加速度:

虚拟模型控制Quasi-static (Virtual Model) Control:与MIT QP平衡控制器的静力学分析一致

考虑外部作用力计算期望力矩:

补偿忽略的转动惯量: