简述机器人正运动学与逆运动学

从结构学的角度而言，机器人可视为将其连杆由一系列关节连接起来组成的开链式机构，其重要的技术参数主要有：连杆参数、自由度、负载大小、工业机器人的精度以及工作最大速度等。通常而言，工业机器人作为机电一体化设备，由工业机器人的运动执行机构、控制器系统、伺服驱动机构和传感器装置等部分组成。在实际的生产应用中，往往是将机器人控制系统与 PLC 控制系统配合使用，完成一系列生产操作和过程控制工序。
机器人的运动学包括正、逆运动学两类问题。研究机器人正运动学的目的是求解工业机器人末端执行器在特定参数作用下所能到达的实际位置；而研究机器人逆运动学则是需要根据工业机器人的末端姿态反解求出各个关节变量值，以指导机器人控制器对工业机器人进行运动控制。
在工业机器人进行运动作业的过程中，先根据机器人工作任务的要求确定末端需要达到的目标位姿，然后根据逆运动学求解出能够达到目标位姿所需要的关节变量值。控制器以求出的关节变量为目标值，对各个关节的驱动元件（一般为步进电机）发出控制命令，驱动关节运动，使末端达到指定位姿。可见，逆运动学是研究工业机器人控制的基础工作，而正运动学则是逆运动学分析的前提条件。