4_机械臂运动学基础向量空间

2024-01-23 16:59:49 浏览数 (1)

在了解机械臂正解推导的过程中,几个问题一直困扰着我:

1、为什么3*3矩阵可以描述姿态?矩阵更进一步的意义是什么?姿态是否有其他的描述方式,如果有是什么?

2、机械臂法兰中心相对于基座的坐标,6个矩阵连乘的进一步意义?

翻阅过一些材料,《机器人学导论》、《机器人学》(战强)、《机器人学》(蔡自兴,谢斌),并未解惑。于是自己搜索一些材料,尝试学习。

该从何说起呢?

1、向量空间

1.1向量空间

设V是非空的n维向量的集合(n=1, 2, 3,...),如果V中的向量对加法和数乘两种运算封闭,即

a,b∈V,则a b∈V;

a∈V,则ka∈V,k为任意实数,

则V称为向量空间。

1.2 基、坐标的几何意义

对于向量空间V中一个有序向量组{a1, a2, a3, ... an},若满足:

a1, a2, ... an线性无关;

V中任意一个向量a都可由a1, a2, a3, ... an线性表示,即a = x1a1 x2a2 ... xnan,则称向量组{a1, a2, a3, ... an}为向量空间V的一个基;称有序数组{x1, x2, ... xn}为向量a在基{a1, a2, a3, ... an}上的坐标,即坐标是相对基而言的。

1.3向量内积

在线性空间如何定义两个向量的长度和夹角?

a . b = ab cosθ

aT . b = axbx ayby azbz

1.4标准正交基

便于计算向量到子空间的投影(坐标)。

三维空间R3标准正交基,右手系标准正交基数学表达式(球坐标系定义式)(r, , φ):

0 <=θ <= π, 0 <=φ<= 2π

与直角坐标系转换:

x=rsinθcosφ.

y=rsinθsinφ.

z=rcosθ.

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