主要参考学习资料：
《机器人学导论（第4版）》John J.Craig著
台大机器人学之运动学——林沛群
前置课程：博主目前只对线性代数和理论力学方面有一定基础，学习过程中遇到额外必要的前置知识我会做补充或者开辟新的知识笔记专栏
笔记特点：简明扼要，对学习资料进行消化调整辅助理解
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目录
概述
本章简要介绍机器人学导论中的基础名词和学习内容，具体内容将在后续展开
知识体系
本知识笔记以《机器人学导论》一书为主，书中内容结构如下：
第1章 概述
第2章 空间描述和变换
第3章 操作臂运动学
第4章 操作臂逆运动学
第5章 雅可比：速度和静力
第6章 操作臂动力学
第7章 轨迹生成
第8章 操作臂的机构设计
第9章 操作臂的线性控制
第10章 操作臂的非线性控制
第11章 操作臂的力控制
第12章 机器人编程语言及编程系统
第13章 离线编程系统
操作臂的力学与控制
在机器人领域，机械臂（操作臂）是起步最早、现今最成熟的技术，而机器人学知识也跟随此路线发展而来，因此对机器人知识的学习从机械臂开始
以下内容将按顺序在书中后面12个章节一一讨论
位置和姿态的描述
研究机器人学需要考虑三维空间中物体的空间状态，可以用两个重要特性描述：位置和姿态
为了用数学方法表示和计算这些参量，我们一般在物体上设置一个坐标系（位姿），然后在某个参考坐标系中描述该位姿的位置和姿态
任意位姿都能用作参考坐标系，因此我们经常将物体空间属性的描述从一个位姿变换到另一个位姿
操作臂正运动学
运动学研究物体的运动而不考虑引起这种运动的力，操作臂运动学的研究对象为运动的全部几何和时间特性（位置、速度、加速度和位置变量对于其他变量的高阶微分）
大部分操作臂由刚性连杆组成，相邻连杆由关节连接，允许相对转动
如果是转动关节，两个相邻连杆的相对位移被称为关节角；如果是滑（移）动关节，位移被称为关节偏移量
操作臂自由度的个数是使操作臂具有确定运动时必须给出的独立运动的数目，或操作臂独立驱动的关节数
组成操作臂运动链的自由端称为末端执行器，通常采用末端执行器上的工具坐标系相对于操作臂固定底座的基坐标系来描述操作臂的位置
正运动学根据已知的各个关节的关节角计算末端执行器的位置和姿态，这个过程被称为从关节空间描述到笛卡尔空间描述的操作臂位置表示
笛卡尔空间：用三个变量描述空间一点的位置，用另外三个变量描述物体的姿态
操作臂逆运动学
逆运动学根据给定的末端执行器的位置和姿态计算所有关节可达到给定位置和姿态的关节角
逆运动学计算涉及的运动学方程的解的存在性定义了操作臂的工作空间 （末端执行器活动范围）
速度，静力，奇异点
除了静态定位问题，对于运动中的操作臂，我们定义雅可比矩阵来方便地进行机构的速度分析
雅可比矩阵定义了从关节空间速度向笛卡尔空间速度的映射
在奇异点，这种映射不可逆（给定的末端执行器的运动状态超出了关节运动能力的限制），同时某些关节的运动可能无法引起末端执行器的有效运动，称为局部退化
当操作臂接触工件或工作面，并施加一个静力，需要解决如何设定关节力矩来产生要求的接触力和力矩
动力学
动力学研究产生运动所需要的力
控制操作臂末端执行器的运动速度需要关节驱动器产生一组复杂的扭矩函数来实现，取决于末端执行器的运动路径和速度、连杆的质量特性和负载、关节摩擦等，扭矩函数通过操作臂动力学方程来求解，用于操作臂的控制和仿真
轨迹生成
计算每个关节运动的连续函数来平稳控制操作臂从一点运动到另外一点的过程为轨迹生成
操作臂从起点到目标点需要确定一些中间路径点，通过一系列路径点的连续函数被称为样条函数
笛卡尔轨迹生成将末端执行器的期望运动转化为一系列等效的关节运动
操作臂设计与传感器
为特定任务设计的机器人为专用机器人，能够完成各种任务的为通用机器人。从经济角度考虑，操作臂的机械设计由期望执行的任务决定，设计者需考虑几何尺寸、速度、承载能力、关节的数量与几何布局等因素，这些因素影响了操作臂工作空间的大小和性质、操作臂结构的刚度以及其他属性
完整的操作臂设计还包括：驱动器的选择和位置、传动系统以及内部位置传感器（有时是力传感器）
线性位置控制
位置控制系统不仅包括理想状态下产生期望运动的力矩的计算，更要考虑自动补偿由于系统参数引起的误差以及抑制引起系统偏离期望轨迹的扰动。为此，通过控制算法对位置和速度传感器进行检测，计算出驱动器的扭矩指令。第9章讨论基于操作臂动力学的线性近似得出的控制算法
非线性位置控制
考虑操作臂完整的非线性动力学的非线性控制算法，比简单的线性控制方法性能更好
力控制
当操作臂在自由空间中运动时，只有位置控制有意义
当接触零件、工具或工作表面时，操作臂控制力的能力极其重要
当操作臂在部分方向受到作用表面约束时，需要采用混合控制方式，在某些方向用位置控制规律来控制，而其余方向用力控制规律来控制
机器人编程
机器人编程语言是用户和工业机器人交互的接口
操作者指定操作臂末端执行器的一个特殊点为操作点，也叫TCP（工具中心点）
通过一系列路径点确定路径，同时确定不同路径段上TCP的速度，依据这些输入，轨迹生成算法规划处机器人运动的所有细节。轨迹生成的输入问题由机器人编程语言的指令来给出
离线编程与仿真
离线编程系统是一种机器人编程环境，可以在不需要机器人停机的状态下对机器人进行编程，也可以在没有做出机器人实物的情况下对机器人设计进行仿真
本章完
标签：执行器,位置,导论,机器人,简明,运动学,操作,关节,机器人学 From： https://blog.csdn.net/mojin2005/article/details/143372438