什么是逆运动学?
你需要了解多少才能充分利用你的机器人?
机器人逆运动学是一个庞大而复杂的课题。根据你的项目，你可能需要知道它的详细信息或通过基本的知识。
这是你需要知道的关于机器人逆运动学的基本信息。
什么是逆运动学?
逆运动学是一种用于计算关节位置的数学过程，使机器人的末端执行器处于特定的位置和姿态(也称为其“姿态”)。一个可靠的逆运动学解是编程机器人执行任务的必要条件。
重要的是要清楚机器人的逆运动学和正运动学之间的区别。
正运动学决定了末端执行器将在哪里，如果关节被设置到一个特定的位置。正运动学方程只有一个解。当关节被设置到一个特定的位置时，末端执行器将总是在相同的地方结束。
对于逆运动学，通常有多种不同的解和多种方法来计算逆运动学解。
为什么机器人技术需要逆运动学
如果我们没有逆运动学，机器人编程将是极其困难的……如果不是不可能的话。
当你想让你的机器人末端执行器移动到它工作空间的某个特定位置时，你可以在程序中输入你想要的姿势。
但是，你不能直接让机器人去你想去的地方X Y和Z坐标和期望机器人理解你的指令…不是没有逆运动学。
大多数工业世界杯2022美洲预选赛直播机器人由多个独立可控的关节组成。每个关节连接到一个或多个其他关节，有时在复杂的配置。末端执行器附着在整个“运动链”的末端。当你移动任何一个关节时，这将以各种方式影响末端执行器的姿态。
这意味着末端执行器位置和任何一个特定关节之间没有简单的直接关系。
例如，如果你想让机器人的末端执行器沿z轴线性移动1mm，你可能需要移动所有关节的不同数量。
最后，逆运动学算法计算每个机器人关节的精确位置，以达到你想要的末端执行器姿态。
如何求机械臂的逆运动学
当你做一些机器人逆运动学的研究时，你经常会发现一页又一页的方程、公式和算法描述。这是因为计算逆运动学在机器人研究中是一个成熟的领域。没有多少人在研究领域之外谈论逆运动学(除了三维动画师）.
然而，当我们在工业应用中使用机器人时，有两种基本的选择来找到逆运动学解:
- 你可以自己做所有的数学和编程工作来为特定的机器人创建一个逆运动学解算器。
- 您可以为特定的机器人使用现有的逆运动学求解器，它可以“开箱即用”。
你选择哪一个取决于你的特殊情况。
如果你自己制作了这个机器人——也就是通过连接电机和机械连杆从头开始制作——你可能不得不选择选项1。
如果你使用的是来自机器人制造商的工业机器世界杯2022美洲预选赛直播人，选择2几乎总是更快更容易。
难点:创建逆运动学解算器
如果您选择创建自己的逆运动学解算器，请准备好进行一些认真的编程!
计算逆运动学有两种基本方法:
1.解析逆运动学解
解析逆运动学解算器将能够得到所需的末端执行器姿态和(几乎)立即吐出所需的关节位置。
这是因为，“在引罩下”，机器人的运动学链已经被简化为一个封闭的表达式——对于任何末端执行器的姿态，都有一个所需关节位置的数学定义。
尽管您可以自己(手工)完成生成封闭形式表达式的工作，但这通常不是必需的。这些天IKFast图书馆让这个任务比以前简单多了。
2.数值迭代运动学/动力学
不是所有的机器人都有解析逆运动学解。当机器人的运动学结构复杂或不寻常时，唯一的选择是使用数值逆运动学求解器。
此外，在数值解中，没有一个明确的封闭形式的表达式。相反，当你输入你想要的末端执行器位置时，迭代算法通过将其作为一个优化解来处理所需的关节位置。
在每次迭代中，该算法将一些关节位置输入到机器人的正运动学方程中，以确定末端执行器的位置。在下一次迭代中，它使用这些信息进一步调整关节位置。这将逐渐移动末端执行器到所需的姿态。
由于这种迭代方法，数值逆运动学解比解析解要慢。
简单的方法:使用一个成熟的逆运动学解算器
创建你自己的逆运动学解算器是一个很好的智力练习，当你在大学或如果你从零开始创建你自己的机器人。
但是，如果您只想在生产环境中使用您的机器人，则不太可能需要创建自己的逆运动学求解器。
只使用已经整合到机器人编程环境中的现有求解器会更容易、更快。
所有的机器人RoboDK机器人图书馆自带逆运动学解算器。这使您可以立即开始编程，甚至不需要考虑它。
我们的大多数求解器都是预生成的解析解，随机器人文件打包而来。然而，库中一些更复杂的机器人确实使用数值求解器。即使使用数值求解器，降低计算速度也不是RoboDK的问题，因为在将程序发送给机器人之前，您将离线编程机器人。
毕竟，只有在必要时才创建自己的逆运动学解算器。
如果没有，你的时间会更好地花在为你的任务创建机器人程序上，并更快地将其投入生产。
关于机器人的逆运动学你们有什么问题吗?请在下面的评论中告诉我们，或者加入我们的讨论LinkedIn，推特，脸谱网，Instagram,或者在RoboDK论坛。
