
【計】 joint variable
articulation; joint; key links
【醫】 arthr-; arthro-; arthron; article; articulatio; articulation
articulationes; articuli; articulus; artus; joint; junctura; syntaxis
variable
【計】 V; variable
【化】 variable
【醫】 variance
在機器人學和機械工程領域,"關節變量"(Joint Variable)指描述機械系統中關節運動狀态的核心參數,通常表示關節的位移或角度變化。以下是詳細解釋:
基礎概念
關節變量(英語:Joint Variable)是機器人運動學中描述各關節運動狀态的獨立參數。對于旋轉關節,它表示關節的角度值(單位:弧度或度);對于平移關節,則代表線性位移(單位:米)。例如,機械臂的每個關節變量共同構成其位形空間(Configuration Space)的坐标。
數學表達
在機器人正向運動學中,末端執行器的位姿由關節變量向量 (mathbf{q} = [q_1, q_2, ..., q_n]^T) 決定,其中 (n) 為自由度數量。其關系通過齊次變換矩陣表示:
$$ T(mathbf{q}) = A_1(q_1) A_2(q_2) cdots A_n(q_n) $$
(A_i) 為關節變換矩陣。
自由度控制
每個關節變量對應一個自由度,獨立控制關節運動。六軸工業機器人的關節變量通常包含6個參數(如 (theta_1) 至 (theta_6)),共同确定末端執行器的空間位置和姿态。
運動規劃核心
在軌迹規劃中,關節變量隨時間變化的函數 (q(t)) 定義了運動路徑。工程師需優化其連續性、導數(速度/加速度)以避免機械振動。
權威參考來源:
- Spong, M. W., et al. Robot Modeling and Control (Wiley, 2006), Chapter 3. IEEE Xplore
- Stanford University Robotics Lab. "Introduction to Robotics" Lecture Notes. CS223A Course
- Craig, J. J. Introduction to Robotics: Mechanics and Control (Pearson, 2005), pp. 45-62.
關節變量(Joint Variable)是機器人學中的核心概念,主要用于描述機器人關節的運動狀态。以下是詳細解釋:
關節變量指機器人各關節的可控運動參數,通常包括旋轉角度或平移位移。例如,旋轉關節的角度值或移動關節的線性位移值。
不同關節可能有角度或位移限制。例如,某些機器人關節的活動範圍标注為“-160~160”,表示該關節可旋轉角度在-160度到160度之間,防止機械損壞。
英文對應詞為“joint variable”,屬于計算機與機器人領域的專業術語。
關節變量是機器人運動控制的基礎參數,直接影響其動作精度和範圍。實際應用中需結合具體機械結構及運動學模型分析。
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