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机械臂逆运动学

关于这个模拟实验

本模拟展示一台带有转动基座和三个弯曲关节的机械臂，它正在追踪一个目标。它使用逆运动学，从手部必须到达的位置反推每个关节的角度。学生可以改变大臂、小臂和腕部的长度、接近角以及目标路径的大小，并可以显示机械臂可达范围的极限。读数列出关节角度、目标距离与最大可达距离的比较、末端误差和状态。它以生动有趣的方式引入机器人学和应用三角学。

学生可以探索什么

  • 保持“移动目标”开启，观察机械臂跟随时“关节角度”读数的变化。
  • 增大“目标路径大小”，直到状态显示目标超出可达范围。
  • 打开“可达范围极限”，查看手部能够到达的穹顶区域。
  • 改变大臂 L1 和小臂 L2，比较“目标距离 / 最大可达距离”读数。
  • 改变接近角，观察夹爪方向和关节角度如何变化。

学习目标

  1. 1说明正向运动学与逆向运动学的区别。
  2. 2描述臂段长度如何决定最大可达距离。
  3. 3把关节角度理解为手部必须去哪里的答案。
  4. 4把余弦定理与求解二连杆机械臂的关节角度联系起来。

教师常问的问题

是否免费使用？

是的。它是免费的，可在任何现代浏览器中运行，包括白板和平板电脑。无需注册。

什么是逆运动学？

正向运动学由关节角度求出手部位置。逆运动学则相反：给定目标位置，求出使手部到达该处的关节角度。

为什么机械臂不能到达每一个目标？

机械臂最多只能伸展到其各段长度之和。如果目标超过最大可达距离，机械臂会尽可能伸展，状态和末端误差读数会显示这一点。

我如何使用机械臂模拟？

拖动长度、目标路径大小和接近角滑块，并打开或关闭“移动目标”和“可达范围极限”。在机械臂运动时读取关节角度和末端误差。

嵌入这个模拟实验

免费嵌入你的学习平台、博客或班级网站。

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