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匿名使用者 發問時間: 科學工程學 · 1 0 年前

關於雙足機器人的運動學數學模型探討!

請教各位先進大大們:

P.S:只探討"運動學"數學模型!

假如要開發一隻雙足機器人的人機控制介面,當然需要整體的數

學模型推導,之後才能轉換為程式!

遇到的問題如下:

(1)假如自己設計的控制介面,經由運動學理論來推導它的順向運

動學或逆向運動學方程進而化為程式碼來控制時,那麼在推導順

向運動學這部分是不是很難很難推導呢?

(2)那廠商所開發出來的雙足機器人在人機控制介面上(軟體部

分),他們是否有推導運動學這部分呢?

(3)目前來說,若要自行開發人機控制介面的話,大部分的學術研究

是不是都以逆向運動方程為主呢?

已更新項目:

To Geo:我所謂的人機控制介面是指在一般市面上買到的雙足機器人硬

體,其廠商一定會提供他們的軟體可編輯機器人動作與控制馬達,像這方

面的人機控制介面!當然,現在我想把人機控制介面換成自己所寫的程式

(如:利用BCB程式來開發自己的"人機控制介面"等) !

假設自己要用BCB程式來開發"人機控制介面"的話,除了Geo大大所講的,

不是只推導運動學這部分,還需要推導"動力學"部分,這樣才能足以控制

機器人,那動力學這部分,Geo大大你比較建議用"拉格朗日法"還是"牛頓

尤拉法"比較好推導呢?

2 個已更新項目:

再請教Geo大大,機器人學的相關書籍(基礎和進階)可提供一些書名嗎?

(中/英文都可),謝謝Geo大大的指教!

3 個已更新項目:

To Geo:看來Geo大大應該是這領域的頂尖人才,也許是個經驗老到的人

才,那Geo你有自己的部落格之類的網站嗎?想說以後有問題可以與你一

起 discussion,或您的信箱也可以,若Geo大大不方便在公開的版面上公佈

您的部落格或信箱,您可寄到我的信箱,我的信

箱:crazy_player2006@yahoo.com.tw,謝謝Geo大大的指教!

4 個已更新項目:

To Geo:Geo大大,您可直接告訴我那本書的書名嗎?謝謝唷!

5 個已更新項目:

To Geo:我找到的書名如下,不知道要選哪一本書,你可指點一下嗎?

(1)Robot Dynamics and Control , by Mark W. Spong, M. Vidyasaga

(1989年1月18日出版)

(2)Robot Modeling and Control , by M. Vidyasagar, Mark W. Spong, Seth

Hutchinson (2005年出版)

(3)Robot Control , by Frank L. Lewis, Mark W. Spong (1992年由IEEE出版)

6 個已更新項目:

To Geo:請教Geo大大,你說的Symbolic tools 是什麼分析軟體呢?

7 個已更新項目:

To Geo:謝謝Geo大大的指教與建議!不過我還有一個疑惑,就你推薦的那

本,我上網找那本書(各大網路書店有賣西書的),我目前看到的只有3~4家

在賣,而售價5千起跳,有的賣到8千多,好貴唷,你當時購得的價錢大概多少

呢?若要請書局代訂的話,價錢一定又很貴,真的買不起,而且這本書在台

灣好像已經絕版了,嗚嗚嗚...,假設價錢在2000上下我還可接受,好無

力感唷.....,那Geo大大所指的書店是哪家呢?可在提供門路嗎?感恩!

8 個已更新項目:

對了,你說的Symbolic toos工具,若MatLab軟體及Maple數學分析軟體及

Mathematica分析軟體,這三種軟體你會選擇哪種作為數學分析呢?大致上

所有學校讀電機或機械工程類的好像都會用MatLab軟體,而Maple數學分

析軟體與Mathematica分析軟體好像數學系的比較常用,但是Maple數學分

析軟體也有提供Symbolic toos工具這類的演算,那Geo大大比較推崇哪個

軟體呢(就你的研究方面,你比較喜歡推崇人家用哪個軟體呢)?還是看個

人需求呢?謝謝!

9 個已更新項目:

To Geo:我了解,至於書的事情我有在網站是找到PDF檔了,謝謝您囉!

1 個解答

評分
  • 1 0 年前
    最佳解答

    完全看不懂樓主所謂的人機控制界面指的是什麼!

    我對此還小有心得

    樓主不用專業術語, 無法看懂你要什麼

    運動學部分的推導並不困難

    只要把每個連桿的D-H representation定義好

    就直接推就好了

    惟要注意其為多餘自由度系統

    J矩陣可能會singular

    2009-08-20 22:22:30 補充:

    另外,只有運動學方程式是無法控制的!

    你還要推動力學方程式

    推完這個還要設計控制器

    不然機器人還沒開始動作

    就可能因為馬達施力不當而垮掉

    更甭提要走一個軌跡了

    2009-08-20 22:23:16 補充:

    建議樓主先把機器人學學好

    不然都是白搭

    2009-08-21 22:58:11 補充:

    (1)運動學推導雖然繁複, 但其實不難.

    (2) 不同廠商有不同做法. 許多玩具級的機器人,

    其內部大量使用遙控車用的伺服機, 其就未必可以

    將位置與速度迴授到人機介面上. 因此有沒有運動學

    資訊都沒啥差別. 但要價以百萬計的研究用機器人,

    各軸位置與速度回授只是基本配備,有的甚至有腳底

    多方向力回饋.所以運動學資訊是必需的.

    (3)開發人機界面不難,掛一個LabView或VEE就很美了,

    但真正做基礎研究的,不會在此費太多心,因為並不重要.

    所以通常功能都很陽春,夠用就好了.只有在要展示時,

    才兜一個較美觀的,但美觀的通常不好用.

    (4)動力學推導很費神,不管是牛頓法或Lagrange method

    都很累,但通常不會用前者來自找麻煩,因為自由體圖太

    複雜了,少考慮一個力就毀了.而後者只要找出動能和位能

    其他只是一些計算,有時還可以交給Symbolic tools來計算

    所以大部分人都用後者.

    (5)我最喜歡Spong and Vidyasaga所出的那本書,書局裡可以

    找到新版的,但我還是喜歡前一版的精簡乾淨.這本書裡的

    運動學,動力學都推得很清楚,尤其是控制部分更是精彩

    畢竟他們都是控制界大師人物. Vidyasage在今年還拿到

    IEEE的某個超級大獎哩!

    2009-08-22 09:25:50 補充:

    1. 我沒有blog,我的email: buzzbeetiger@yahoo.com.tw也不常使用.

    我常使用的email又不太方便透露. Sorry!

    2. 就是你找到的第一本.

    3. Symbolic tools是一個可以幫你推公式的軟體, 厲害吧!

    你可以找一下Matlab軟體,裡面有一個Symbolic toolbox, 只要看看

    他的範例就會使用了. 做研究的人一定要會使用這種軟體, 他會

    讓你省很多時間,又不易出錯.另外在Mathematica與MathCAD裡

    也有類似的工具可用.

    Have fun!

    2009-08-22 19:07:56 補充:

    太貴了啦

    找其他的書也未必不好

    不需要花這麼多錢的

    建議matlab,因為玩機器人的

    每個人都會matlab.

    尤其他的控制工具箱非常齊全

    設計控制器時很方便

    如果硬體配合得好

    甚至可以將設計好的控制器

    轉成控制碼來進行實驗

    2009-08-24 11:03:32 補充:

    書太貴了啦!!!

    其實其他的書也沒那樣糟,

    沒必要買這麼貴的書啦.

    我建議用Matlab.

    玩機器人的人都用Matlab

    其上的控制相關工具箱最齊全

    控制器設計完後

    只要硬體配合得上

    甚至可以直接轉檔成

    實驗用的程式

    非常方便

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