关于正运动学解机器人手臂算法

机器人正运动学是机器人学的一个分支，研究机器人的运动和位置之间的关系。它通过解析机器人的结构和关节参数，以及给定的关节角度，来计算机器人的末端执行器的位置和姿态。

机器人正运动学算法通常使用DH（Denavit-Hartenberg）参数来描述机器人的结构和关节之间的连接关系。DH参数包括关节角度、关节长度、关节偏移量和关节旋转角度等信息。

C++是一种常用的编程语言，适用于开发机器人控制和运动学算法。在C++中，可以使用向量和矩阵运算库来进行机器人正运动学的计算，例如Eigen和ROS的tf库。

机器人正运动学算法的具体实现步骤包括：

1. 定义机器人的DH参数，并确定坐标系的起始位置和姿态。
2. 根据DH参数，计算每个关节的转换矩阵。
3. 通过矩阵乘法，计算机器人的坐标系变换矩阵。
4. 根据坐标系变换矩阵，计算机器人末端执行器的位置和姿态。

以下是一个示例代码，演示了使用C++和Eigen库实现机器人正运动学的算法：

#include <iostream>
#include <Eigen/Dense>

int main() {
    // 定义机器人的DH参数
    double a1 = 1.0;
    double a2 = 1.0;
    double d1 = 0.5;
    double d2 = 0.5;

    // 定义关节角度
    double q1 = 1.0;
    double q2 = 2.0;

    // 计算每个关节的转换矩阵
    Eigen::Matrix4d T1;
    T1 << cos(q1), -sin(q1), 0, a1*cos(q1),
          sin(q1), cos(q1), 0, a1*sin(q1),
          0, 0, 1, d1,
          0, 0, 0, 1;
    Eigen::Matrix4d T2;
    T2 << cos(q2), -sin(q2), 0, a2*cos(q2),
          sin(q2), cos(q2), 0, a2*sin(q2),
          0, 0, 1, d2,
          0, 0, 0, 1;

    // 计算机器人的坐标系变换矩阵
    Eigen::Matrix4d T = T1 * T2;

    // 计算末端执行器的位置和姿态
    Eigen::Vector3d position(T(0, 3), T(1, 3), T(2, 3));
    Eigen::Matrix3d rotation = T.block<3, 3>(0, 0);

    // 输出结果
    std::cout << "End Effector Position: " << position.transpose() << std::endl;
    std::cout << "End Effector Rotation: \n" << rotation << std::endl;

    return 0;
}

这段代码实现了一个简单的两关节机器人的正运动学算法。它首先定义了机器人的DH参数和关节角度，然后计算每个关节的转换矩阵，最后通过矩阵乘法计算机器人的坐标系变换矩阵，并输出末端执行器的位置和姿态。

以上示例只是一个简单的演示，实际的机器人正运动学算法可能更加复杂，取决于机器人的结构和关节数目。但是基本的原理和步骤是相似的，都是通过解析机器人的结构和关节参数，计算机器人的末端执行器的位置和姿态。

机器人正运动学算法

采用平面坐标系逆推法进行计算

原文地址：https://blog.csdn.net/m0_66701835/article/details/140620805

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