第3章　机器人的运动学

为了控制工业机器人（机械臂）的运动，首先需要在机器人中建立相应的坐标系。在工业机器人（机械臂）中，描述机器人关节运动的坐标系称为关节坐标系，描述机器人末端位置和姿态的坐标系称为笛卡儿坐标系。机器人运动学主要研究机器人各个坐标系之间的运动关系，是机器人进行运动控制的基础。

机器人运动学研究包含两类问题：一类是由机器人关节坐标系的坐标到机器人末端的位置与姿态之间的映射，即正向问题；另一类是由机器人末端的位置与姿态到机器人关节坐标系的坐标之间的映射，即逆向问题。显然，正问题的解简单且唯一，逆问题的解是复杂的，而且具有多解性。这给问题求解带来困难，往往需要一些技巧与经验。

目前，工业机器人（机械臂）主要考虑的是关节运动学和动力学的控制问题。然而，移动机器人是一个独立的自动化系统，它能相对于环境整体地移动，其工作空间定义了在移动机器人的环境中，它能实现的可能姿态的范围。由于移动机器人独立和移动的本质，没有一个直接的方法可以瞬时测量出移动机器人的位置，而必须随时将机器人的运动集成，以间接获取机器人的位置。因此，移动机器人主要考虑的是质点运动学和动力学控制问题。从机械和数学本质上来说，它们是不同的。