正运动学与逆运动学:先弄清谁算谁

一句话区分
已知各关节角度,算出末端的位置和姿态,是正运动学;已知末端要到哪里,反推各关节该转多少,是逆运动学。控制器在运行过程中不断在做这两件事。
为什么入门要弄懂
- 示教时看到的是末端位置,控制器算的却是关节角度。
- 离线编程生成的轨迹,需要逆解才能落到实际关节上。
- 判断一个点位是否可达,本质上是在问逆解是否存在。
常见的直观感受
末端位置只变化一点,关节角度却可能变化很大,尤其在接近工作空间边缘或姿态接近奇异时。这也是某些位置动作看起来别扭、速度上不去的原因。
怎么做才不吃亏
规划轨迹时尽量让机器人工作在活动范围的中部,避开需要大幅扭转的姿态;遇到某个位置总是报警或抖动,先检查它是否接近了极限位置,而不是先怀疑程序写错。
用任务去理解概念
搬运类任务大多是点位之间的移动,对逆解的要求集中在少数位置;连续轨迹类任务则要求整条路径上的姿态都合理。先看清自己的任务类型,再去理解运动学概念,比单纯背定义更容易用得上。
遇到位置虽然可达、但姿态明显别扭的情况,通常说明该点处于活动范围的边缘。此时调整工件摆放位置或工装高度,往往比在程序里反复修改更容易解决。