D-H模型 (Denavit-Hartenberg)
两种D-H模型(标准D-H模型和改进D-H模型)比较
1 将连杆坐标系的原点建立在连杆的关节首端 (改进型DH)
这种建立D-H坐标系的方法的步骤是:
- 画出各关节轴
- 找出关节轴i 和关节轴i+1的公垂线或交点,以关节轴i 和关节轴i+1的交点或公垂线与关节轴i 的交点作为坐标系{i}的原点。
- 规定 Zi轴沿关节轴i 的指向。
- 规定 Xi轴沿公垂线由关节i 指向关节i+1 。如果关节轴i 和关节轴i+1 平行,则 Xi轴垂直于关节轴i 和关节轴i+1 所在的平面。
- 按照右手定则确定 Yi 的方向。
- 当地一个关节变量为0时,规定坐标系 {0} 和 {1} 重合。对于坐标系 {N} ,其原点和Xn 的方向可以任意选取。但在选取时,通常尽量使连杆参数为0。
2 将连杆坐标系的原点建立在连杆的关节连杆末端(标准型DH)
这种方法建立D-H坐标系的步骤是:
- 沿关节i+1 的轴的方向选定轴Zi 。
- 原点Oi 定位于轴 Zi 和轴 Zi 和 Zi-1 的公垂线的交点。
- 沿轴 Zi 和 Zi-1 的公垂线方向选择 Xi ,方向由关节 i 指向关节 i+1
- 按照右手定则确定 Yi 的方向。
3 齐次矩阵的比较
两种不同的D-H矩阵建立方法对应的齐次矩阵等式不相同
1)第一种方法的齐次矩阵为:
2)第二种方法的齐次矩阵为
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两种方法看起来齐次变换矩阵是不一样的,但是对于同样的机器人连杆系统,如果其基座标系和末端执行器的坐标系是完全一样的,那么得到的运动学方程就是一样的。
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因为后期的逆运动学、雅可比矩阵等都是以运动学参数为基础,所以比较两种方法的联系和区别非常重要。
仔细比较可以发现:
i. 第一种方法的坐标系 {i} 的原点和第二种方法的坐标系 {i-1} 的原点重合。
ii. 第一种方法的坐标系 Zi 轴和第二种方法的坐标系 Zi-1 轴重合。
iii. 第一种方法的坐标系 {i} 的 Xi 轴和第二种方法的坐标系 {i-1} 的 Xi-1轴方向重合。
参考:
1 机器人学导论 (原书第3版)_(美)HLHN J.CRAIG著 贠超等译
2 知乎为什么改进的DH模型优于标准DH模型,却大多都是使用标准D-H模型? https://www.zhihu.com/question/22365926/answer/21208654