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机器人技术ppt课件

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机器人技术ppt课件

机器人技术ppt课件
设已知
6
7
8
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ur F i1
uur M i1
3
按静力学方法，把这些力、力矩简化到 L i 的固联坐标系
oi xi yi zu iu r，可uu 得u r： ur r u r
M i M i1riFi1rCiG i
或
uurM u u F u u iru iri i R uriR i1 ii u F 1 rM u iiu 1 1 u iiu r1 1R 0 ir u G u iriu i u r0R ii1u F rii 1 1r u C u iriR 0 iG u u iu r0
机器人技术
2005. 2.
第六章 机器人静力学和动力学
静力学和动力学分析，是机器人操作机设计和动态性能分 析的基础。特别是动力学分析，它还是机器人控制器设计、 动态仿真的基础。
机器人静力学研究机器人静止或缓慢运动式，作用在机器 人上的力和力矩问题。特别是当手端与环境接触时，各关节 力（矩）与接触力的关系。
2
6.1 机器人静力学
一、杆件之间的静力传递
作用在有操力作矩机ur 中Muu，ru iur 任1和取力两uFr连i1杆；在L i 杆，L
i
L
1
i
。设在杆
L
i
上的
1
上作用有自重力
GuOr〔ii 过1 点质
心 C i ）；r i 和 r C i 分别为由 O i 到 O i 1 和 C i 的向径。
机器人动力学研究机器人运动与关节驱动力（矩）间的动 态关系。描述这种动态关系的微分方程称为动力学模型。由 于机器人结构的复杂性，其动力学模型也常常很复杂，因此 很难实现基于机器人动力学模型的实时控制。然而高质量的 控制应当基于被控对象的动态特性，因此，如何合理简化机 器人动力学模型，使其适合于实时控制的要求，一直是机器 人动力学研究者追求的目标。

机器人介绍ppt课件

机器人介绍ppt课件
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目录
• 机器人概述 • 机器人核心技术 • 机器人应用场景举例 • 机器人伦理、法律与社会问题探讨 • 未来展望与结论
01
机器人概述
定义与发展历程
定义
机器人是一种能够自动执行任务的机器系统。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据 以人工智能技术制定的原则纲领行动。
法律法规问题
机器人法律地位
探讨机器人在法律上的地位，如是否具有法律主体资格、能否享 有法律权利等。
机器人与人类法律责任
分析机器人在与人类交互过程中可能产生的法律责任问题，如机器 人造成损害时的责任归属。
机器人监管政策
研究如何制定有效的监管政策，以确保机器人的研发、生产和使用 符合法律法规要求。
社会影响及挑战
THANKS
感谢观看
机器学习算法
02
介绍机器人中常用的机器学习算法，如监督学习、无监督学习、
强化学习等。
深度学习在机器人中的应用
03
阐述深度学习在机器人视觉、语音识别、自然语言处理等方面
的应用及效果。
03
机器人应用场景举例
工业制造领域应用
自动化生产线
机器人在工业制造领域广泛应用于自 动化生产线，实现高效、精准的生产 流程。
总结回顾与课程结束
课程重点回顾
回顾本次课程的主要内容和重点知识点，包括机器人的定义、分 类、应用领域以及未来发展方向等。
学习成果展示
展示学员们在学习过程中完成的作业、项目或作品，以及他们在课 程中的表现和收获。
课程结束与告别
感谢学员们的参与和支持，祝愿他们在未来的学习和工作中取得更 大的成就和进步。
02
机器人核心技术

机器人学ppt完整版

机器人学ppt完整版

视觉传感器
通过图像采集和处理获取 环境信息。
听觉传感器
通过声音采集和处理获取 环境信息。
触觉传感器
通过接触力、压力等检测 获取环境信息。
信息融合与处理技术
数据级融合
直接对原始数据进行融合处理。
特征级融合
提取各传感器数据的特征后进行融合。
信息融合与处理技术
决策级融合
在各传感器做出决策后进行融合。
信号处理
机器人结构组成
机器人本体
包括基座、腰部、臂部 、腕部等部分，构成机
器人的主体结构。
驱动系统
驱动机器人各关节进行 运动，通常由电机、减
速器等组成。
控制系统
实现对机器人运动的控 制，包括控制器、传感
器等部分。
感知系统
获取机器人内部和外部 环境的信息，如位置、
姿态、力等。
关节与连杆描述
关节描述
机器人的关节可分为转动关节和移动 关节，分别用旋转角度和平移距离来 描述。
稳定性分析与优化
李雅普诺夫稳定性分析
轨迹优化
通过构造李雅普诺夫函数，判断机器人系 统的稳定性，为控制器设计提供依据。
基于最优控制理论，对机器人运动轨迹进 行优化，提高机器人的运动性能和效率。
鲁棒性优化
控制分配与优化
针对机器人系统中存在的不确定性和干扰 ，设计鲁棒控制器，提高系统的稳定性和 抗干扰能力。
控制策略与方法
PID控制
通过比例、积分和微分环节对机器人 关节误差进行调节，实现关节位置、 速度和加速度的精确控制。
滑模控制
设计滑模面，使系统状态在滑模面上 滑动，从而实现对机器人关节的鲁棒 控制。
自适应控制
根据机器人动态特性的变化，实时调 整控制器参数，以保证系统性能的最 优。

机器人技术 PPT课件

机器人技术 PPT课件
长度(即H杆的长度)，则：
1) 圆C1:半径为 R1 l1 l2 h ， 圆C4:半径为 R4 l1 l2 h ，
分别是该操作机的总工作空 间的边界。它们之间的环形 而积即W(P) 。
2）圆C2:半径为 R4 l1 l2 h ， 圆C3:半径为 R1 l1 l2 h ， C4 C3
对于自由度 F 6 的机器人操作机，将操作机的前三杆(或前
三关节)划为一组，在第三杆上设置参考点P3(相当于腕点)，求
其绕将各后关面节各运杆动（形4、成5的、曲6 面杆的）包划络为，另得一到组界，限在曲末面杆上取W0(参P3) 考。点 P6(可取手心点)，求出其绕后面关节运动形成的曲面（线）的 包络让， W得3(Pn到) 沿界限W0曲(P3)面运动W3，(Pn)就。形成了双参数曲面族，可用相应 的包络面公式求出末杆上参考点的工作空间界限曲面 。 W0(Pn)
一、定义
空洞——在转轴 zi 周围，沿z的全长参考点Pn均不能达到
的空间。 空腔——参考点不能达到的被完全封闭在工作空间之内的
空间。
1——空腔；2——空洞
22
第22页/共33页
二、空洞及空腔约形成条件 1、空洞的形成条件及其判别 工作空间 Wn (Pn )与其后级旋 转轴 zn1 若不相交，则在该旋 转轴的周围形成空洞。 空洞存在与否可根据前级空 间Wn (Pn )和后级旋转轴 zn1之 间的最小距离来判断。 若 Rxmin 0 。 则不存在空 洞； 若 Rxmin 0 则存在空洞。
14
第14页/共33页
腕点工作空间
15
第15页/共33页
PUMA560型机器人无结构限制时的工作空间轴剖面
16
第16页/共33页
2、图解法 用图解法求工作空间，得到的往往是工作空间的各类别

机器人课程ppt课件(2024)

机器人课程ppt课件(2024)

当前面临挑战分析
01 02
技术瓶颈
机器人技术涉及多个领域，如机械、电子、计算机等，技术集成度高， 目前仍存在许多技术瓶颈，如机器视觉、语音识别等方面的准确性问题 。
法规政策
机器人产业的法规政策尚不完善，涉及安全、隐私等方面的法律法规缺 失，给产业发展带来一定的不确定性。
03
市场应用
机器人市场应用广泛，但不同领域的需求差异大，定制化程度高，如何
国外研究现状
日本、美国、欧洲等发达国家在机器人领域的研究处于领先 地位，拥有众多知名的机器人企业和研究机构。这些国家在 工业机器人、服务机器人、特种机器人等领域都有较为成熟 的应用和产业化经验。
发展历程及未来趋势
发展历程
机器人的发展历程经历了从第一代示教再现型机器人到第二代感觉型机器人，再到第三 代智能型机器人的演变。随着人工智能技术的不断发展，机器人的智能化水平不断提高
02
03
内部传感器
检测机器人自身状态，如 位置、速度、加速度等。
外部传感器
检测外部环境信息，如距 离、温度、声音、光线等 。
传感器融合技术
将多个传感器的信息进行 融合处理，提高检测精度 和鲁棒性。
控制技术
开环控制
根据预设的指令或程序， 对机器人进行精确控制。
闭环控制
通过反馈机制，实时调整 机器人的行为，以达到预 期目标。
校企合作
与企业合作，引入先进技术和资源，为学生提供更多实践机会和就业渠道
社区互动
利用社区资源，开展线上线下交流活动，拓宽学生视野和交际圈
优秀案例展示和评价标准探讨
案例一
学生自主研发智能小车，实现自动寻 迹、避障等功能
案例二
学生利用Python编程实现人脸识别系 统，应用于校园安全管理

机器人ppt课件

机器人ppt课件

算法与模型
控制算法
机器学习与深度学习模型
用于实现机器人的运动控制，如PID 控制、模糊控制等。
用于提高机器人智能水平，如物体分 类、语义分割等。
感知算法
处理机器人感知数据，如目标检测、 跟踪、辨认等。
05
机器人的未来发展
技术发展趋势
人工智能技术
随着机器学习、深度学习等人工 智能技术的不断发展，机器人将 具备更高级的认知和决策能力， 实现更精准、高效的任务执行。
技术伦理
随着机器人具备更高级的认知能力，技术伦理问题逐渐凸显，需要 关注人权、道德和责任等方面的问题。
06
机器人案例分析
家用服务机器人
家庭清洁机器人
负责家庭地面清洁工作，具备自主导航、避障和 智能控制功能，提高家庭清洁效率。
智能音箱
作为智能家居的控制中心，提供语音助手服务， 实现家电控制、信息查询和娱乐等功能。
交互技术
交互技术
使机器人能够与人或其他智能体进行交流和 互动。
自然语言处理
让机器人能够理解人类自然语言文本指令， 进行文本分析和语义理解。
语音辨认与合成
让机器人能够辨认和理解人类语音指令，并 生成语音反馈。
人机交互
通过触摸屏、手势辨认等技术，实现人机交 互，提高机器人的易用性和用户体验。
03
机器人的硬件结构
机器人ppt课件
汇报人：
xx年xx月xx日
• 机器人概述 • 机器人的关键技术 • 机器人的硬件结构 • 机器人的软件系统 • 机器人的未来发展 • 机器人案例分析
目录
01
机器人概述
机器人的定义与分类
定义
机器人是一种能够自动执行任务 的机器系统，具有感知、思考、 动作三个基本要素。

2024年度-机器人教学课件(共26张PPT)pptx


介绍了机器人常用传感器类型、 工作原理及在机器人感知中的应 用。
机器人自主导航与定位
阐述了机器人自主导航的基本原 理、定位方法及SLAM技术。
机器人基本概念与分类
机器人操作系统与编程
介绍了机器人的定义、发展历程 、分类及应用领域。
介绍了ROS的基本概念、功能特 点、常用命令及编程实践。
32
学生自我评价报告分享
第三代机器人
智能型机器人，具备自主 学习和决策能力，能够适 应复杂环境和任务。
5
未来趋势展望
人机协作
随着人工智能技术的发展，未来 机器人将更加注重与人类的协作 ，共同完成任务。
应用领域拓展
随着技术进步和应用需求增加， 机器人将在更多领域得到应用， 如医疗、教育、娱乐等。
自主化
机器人将具备更高的自主性和智 能化水平，能够独立完成复杂任 务。
以促进课程的不断完善和提高。
33
下一步学习计划和资源推荐
深入学习机器人相关领域知识
鼓励学生继续深入学习机器人相关领域知识，如机器视觉、深度学习在机器人中的应用等 。
参加机器人竞赛和项目实践
推荐学生参加各类机器人竞赛和项目实践，锻炼自己的实践能力和团队协作能力。
利用在线资源进行自主学习
推荐学生利用MOOCs、在线实验室等资源进行自主学习和实践操作，提高自己的学习效 果和兴趣。
01
学习成果展示
通过课程学习，学生能够掌握机器人基本概念、运动学与控制、传感器
与感知、自主导航与定位等关键知识点，并具备一定的实践操作能力。
02
学习方法分享
学生可以采用多种学习方法，如课前预习、课后复习、小组讨论、实践
操作等，以提高学习效果和兴趣。

机器人技术基础PPT课件

机器人》中定义了“机器人” 1961－ 第一个美国机器人专利
George C. Devol, No. 2,998,237 第一个机器人产品
Joe Engelberger, Unimation (Universal Automation) 第一个机器人应用：铸造
1962－ 机器人首次商业化
Unimation, Inc. 成立
19
举例－保安机器人
美国研制的MDARS-E 型室外保安机器人
MPR-800多用途机器人，可 用于扫雷、灭火、核生化污 染清除等多项危险工作。
20
举例－侦察机器人
美国研制的“徘徊者”侦察机器 人由M113装甲运输车改装而成
美国国防高级研究计划 局正在研制的只有2.54 厘米大小昆虫机器人
21
举例－视觉机器人
63
机器人的现在
传感器：
1970－ 通用成为第一个使用机器视觉的公司
/~hp m/book98/fig.ch2/p027.html
41
机器人的过去
Hans Moravec
1973－1979 Stanford小车装配立体视觉，能
够从不同角度成像 计算机能够测量出路径上障碍物
38
机器人的过去
端茶玩偶
十八世纪末制造 出了端茶玩偶。它是 木质的，发条和弹簧 则是用鲸鱼须制成的 。它双手捧着茶盘， 如果把茶杯放在茶盘 上，它便会向前走， 把茶端给客人，客人 取茶杯时，它会自动 停止行走，客人喝完 茶把放回茶盘上时， 它就又转回原来的地 方。
39
机器人的过去
1920－ 捷克作家卡雷尔·卡佩克在科幻剧本《罗萨姆的万能
29
举例－类人机器人
人型机器人各种动作演示； 那波利大学和德国 航天局共同研制的 贾斯丁

工业机器人应用技术课件ppt(PPT163张)可修改文字


一、机器人控制系统的特点
(3)具有较高的重复定位精度，系统刚性好。除直角坐标机器 人外，机器人关节上的位置检测元件不能安装在末端执行器上，而 应安装在各自的驱动轴上，构成位置半闭环系统。但机器人的重复 定位精度较高，一般为±0.1 mm。此外，由于机器人运行时要求 运动平稳，不受外力干扰，为此系统应具有较好的刚性。
(5-20)
随此着外实 ，际还工要作考情虑的况各作的关不节业同之，间信可惯息以性采力存用、各哥储种氏在不力同等内的的控耦存制合中方作式用，。和重在力执负载行的影任响务，因时此，，系依统中靠还经工常业采用机一些器控人制策的略，动如重力补偿、
前馈、解耦或自适应控制等。
与在自由空间运作动再的控现制相功比能，机，器人可在重受限复空间进运行动的该控制作主业要是。增加此了外对其，作用从端操与外作界接的触角作用度力（来包看括力，矩）要的控制要求，
图5-1 机器人控制系统的分类
二、机器人控制系统的组成
图5-2 机器人控制系统组成框图
二、机器人控制系统的组成
(1)控制计算机。控制计算机是控制系统的调度指挥机 构，一般为微型机，微处理器分为32位、64位等，如奔腾 系列CPU等。
(2)示教编程器。示教机器人的工作轨迹、参数设定和 所有人机交互操作拥有自己独立的CPU及存储单元，与主 计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
因而受限运动的控制一般称为力控制。
四现、场机 总器线人应智用能于求力生控控产制现制方场法，系在统微机具化测有量良控制好设备的之人间实机现双界向面多结，点数尽字量通信降，从低而对形成操了新作型者的网的络集要成求式全。分布因控制系统—— 现位场置总 控线制控部制分系的此统输，出(fieΔl多dqb1u和数s速co度情nt控ro况制l s部y要s分tem的求，输F控出CΔS制q)。2相器加，的其设和作计为机人器员人的不关节仅控要制增完量Δ成q，底用于层控伺制机服器人控的制运动器。

机器人ppt(共21张PPT)

(1) 专用机器人：在固定地点以固定程序工作 其结构复杂，工作范围大，定位精度高，通用性强，适用于不断变换生产品种的柔性制造系统。
其结构简单，无独立控制系统，造价低廉，如附设在加工中心机床上的自动换刀机械手。 (1) 特殊煤层采掘机器人 1) 在摩托车行业中的应用
的机器人。其结构简单，无独立控制系统， 具有记忆功能，在操作者的示教操作后，能按示教的顺序、位置、条件与其他信息反复重现示教作业。
换刀机械手。 海南新大洲摩托车厂用4台弧焊机器人工作站完成新大洲50系列摩托车的车架焊接。
该生产线自1998年3月投入运行以来，运行良好，性能稳定。 哈工大博实公司自主开发的“自动包装机器人码垛生产线〞应用于大庆石化公司10万吨/年聚丙烯生产装置，全线实现了自动运行，
(2) 通用机器人：
具有独立控制系统，通过改变控制程序能完 成多种作业的机器人。其结构复杂，工作范 围大，定位精度高，通用性强，适用于不断 变换生产品种的柔性制造系统。
这种机器人可以利用传感器来确定巷道的上缘，这样就可以自动瞄准巷道缝，然后把钻头按规定的间隔布置好，钻孔过程用微机控制，
1) 按系统功能分类 随时根据岩石硬度调整钻头的转速、力的大小以及钻孔的形状，这样可以大大提高生产率，人只要在平安的地方监视整个作业低廉，如附设在加工中心机床上的自动换刀机械手。
▪ 仿生特征：模仿人的肢体动作 ▪ 柔性特征：对作业具有广泛适应性 ▪ 智能特征：具有对外界的感知能力 ▪ 自动特征：自动完成作业任务
机器人
(a) 搬运机器人；(b) 涂料机器人；(c) 焊接机器人
工业机器人的组成
工业机器人一般由执行机构、控制系统、 驱动系统以及位置检测机构等几个局部组成。
工业机器人的分类
▪ (3) 示教再现式机器人： ▪ 具有记忆功能，在操作者的示教操作后，能
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10
•
对于图3-1所示2R机器人来说，J(q)是式(3-9)所示
的2×2矩阵。若令J1、J2分别为式(3-9)所示雅可比的第
一列矢量和第二列矢量，则式(3-13)可写成.
式中右边第一项表示仅由第一个关节运动引起的端点速 度；右边第二项表示仅由第二个关节运动引起的端点速 度，总的端点速度为这两个速度矢量的合成。因此，机 器人速度雅可比的每一列表示其它关节不动而某一关节 运动产生的端点速度。
操作臂在静止状态下力的平衡关系。我们假定各关节“锁住”，
机器人成为一个机构。这种“锁定用”的关节力矩与手部所支持
的载荷或受到外界环境作用的力取得静力平衡。求解这种“锁定
用”的关节力矩，或求解在已知驱动力矩作用下手部的输卡出力
就是对机器人操作臂的静力计算。
• 一、操作臂中的静力胁这里以操作臂中单个杆件为例分析受力情 况，如图3-3所示，杆件i通过关节i和i+1别与杆件i-1和i+1相连接,
2
• §3-1工业机器人速度雅可比与速度分析
•
一、工业机器人速度雅可比
•
数学上雅可比矩阵(Jacobianmatrix)是一个多元函
数的偏导矩阵。
• 假设有六个函数，每个函数有六个变量，即
3
也可写成 将其微分，得
也可简写成 式(3-3)中(6x6)矩阵叫 δF/δX 做雅可比矩阵
4
•
在工业机器人速度分析和以后的静力分析中都将遇到类似
图3-1所示二自由度机器人手部速度为
11
假如已知关节上 1及 2是时间的函数1 =f1(t), 2=f2(t),
则可求出该机器人手部在某一时刻的速度y=r(Z),即手部 瞬时速度。 反之,假如给定机器人手部速度,可由式(3-13)解出相应的 关节速度:
12
• 式中：J-l称为机器人逆速度雅可比。
•
(1)工作域边界上奇异。当机器人臂全部伸展开或
全部折回而使手部处于机器人工作域的边界上或边界
附近时，出现逆雅可比奇异，这时机器人相应的形位
叫做奇异形位。
•
(2)工作域内部奇异。奇异并不一定发生在工作域
边界上，也可以是由两个或更多个关节轴线重合所引
起的。
13
• 当机器人处在奇异形位时，就会产生退化现象，丧失一个或更多 的自由度。这意味着在空间某个方向(或子域)上，不管机器人关 节速度怎样选择手部也不可能实现移动。
变量占的函数,x=x(q),并且是一个6维列矢量,
8
• 反映了操作空间的微小运动，它由机器人末端微小线 位移和微小角位移(微小转动)组成。因此，式(3-8)可写 为
• 式中J(q)是6×n的偏导数矩阵，称为n自由度机器人速 度雅可比矩阵。它的第i行第j列元素为
9
• 二、工业机器人速度分析
• 对式(3-10)左、右两边各除以dt得 或
的矩阵，我们称之为机器人雅可比矩阵，或简称雅可比。
•
图3-1为二自由度平面关节机器人。端点位置x,y与关节θ1 、θ2
的关系为
5
6
7
•
我们将J称为图3-1所示二自由度平面关节机器人的速度雅可
比，它反映了关节空间微小运动dθ与手部作业空间微小位移dx的
关系。
•
若对式(3-7)进行运算，则2R机器人的雅可比写为
16
•
§3-2工业机器人力雅可比与静力计算
•
机器人作业时与外界环境的接触会在机器人与环境之间引起
相互的作用力和力矩。机器辈人各关节的驱动装置提供关节力矩
(或力)，通过连杆传递到末或力)与末端操作器施加的力(广义力，包括力
和力矩)之间的关系是机，因器人操作臂力控制的基础。本节讨论
第三章 工业机器人静力 计算及动力学分析
1
本章将首先讨论与机器人速度和静力有关的雅可 比矩阵，然后介绍工业机器人的静力学问题和 动力学问题。机器人是一个多刚体系统，像刚 体静力平衡一样，整个机器人系统在外载荷和 关节驱动力矩(驱动力)作用下将取得静力平衡； 也像刚体在外力作用下发生运动变化一样，整 个机器人系统在关节驱动力矩(驱动力)作用下 将发生运动变化。在本章中，我们不涉及较深 的理论，将通过深入浅出的介绍使读者对工业 机器人在实际作业中遇到的静力学问题和动力 学问题有一个最基本的了解，也为以后“工业 机器人控制”等章的学习打下一个基础。
v(6x1)=J(q)(6x6)q(6x1) 。手部速度矢量y是由3×1线速度矢量和3X1角 速度矢量组合而成的6维列矢量。关节速度矢量生是由6个关节速
度组合；而成的6维列矢量。雅可比矩阵J的前三行代表手部线速
度与关节速度的传递比；后三行代表手部角速度与关节速度的传
递比。而雅可比矩阵J的每一列则代表相应关节速度qi对手部线速 度和角速度的传递比。
• 例3-1 如图3-2所示二自由度机械手，手部沿固定坐标系X0轴正向
以1.0m/s速度移动，杆长为l1 =l2=0.5m。设在某瞬时θ1 = 30，θ2 =60，求相应瞬时的关节速度。
14
15
•
奇异讨论：从式(3-15)知，当l1l2s2=0时，式(3-15)无解。当
• l1 0,l2 0 即θ2=0或θ2=180。时,二自由度机器人逆速度雅可比
J-1奇异。这时，该机器人二臂完全伸直，或完全折回，机器人处
于奇异形位。在这种奇异形位下，手部正好处在工作域的边界上,
手部只能沿着一个方向(即与臂垂直的方向)运动，不能沿其它方
向运动，退化了一个自由度。
•
对于在三维空间中作业的一般六自由度工业机器人的情况，
机器人速度雅可比J是一个6X6矩阵，在和q分别是6×1列阵，即
•
式(3-14)是一个很重要的关系式。例如，我们希望
工业机器人手部在空间按规定的速度进行作业，那么
用式(3-14)可以计算出沿路径上每一瞬时相应的关节速
度。但是，一般来说，求逆速度雅可比J-1是比较困难
的，有时还会出现奇异解，就无法解算关节速度。
•
通常我们可以看到机器人逆速度雅可比J-l出现奇
异解的两种情况：
•
从J中元素的组成可见，J阵的值是θl及θ2的函数。
•
对于n自由度机器人的情况，关节变量可用广义关节变量，q
表示q=[q1q2...qn]T，节为转动关节时，qi=θi,当关节为移动关节时， qi=di,dq=[dq1dq2…dqn]T反映了关节空间的微小运动，机器人末端 在操作空间的位置和方位可用来端手爪的位姿X表示，它是关节