㈠ 六自由度機器人（機械臂）運動學建模及運動規劃系列（二）——運動學分析
本篇內容主要探討六軸機械臂的運動學分析，著重於理解正運動學和逆運動學分析兩大部分。運動學分析在工業機器人研究與應用中扮演核心角色，是運動控制的基礎，旨在研究機器人末端坐標系與基坐標系之間的轉換關系。
在進行運動學分析時，通常將機器人的各個部分視為剛體。首先，介紹運動學分析所依賴的數理知識，如空間位姿描述，涉及位置與姿態的准確表示。位置描述通過三維列向量表示，姿態則用3×3的姿態矩陣表示。在分析中，需在連桿末端建立坐標系，明確連桿的位置狀態。
接著，闡述空間坐標變換的概念，涉及平移、旋轉及復合變換。平移變換描述了不同坐標系之間位置的相對變化，旋轉變換表示姿態差異，復合變換則結合平移與旋轉進行描述。通過齊次矩陣和齊次變換的概念，可以統一表示構件的位置與姿態，以及不同坐標系間的變換過程。
隨後，引入D-H法作為多關節串聯型工業機器人的建模方法。D-H法通過在機器人所有連桿上建立固連坐標系，利用齊次變換矩陣描述相鄰連桿的關系，形成通用的連桿-關節示意圖。進一步地，詳細介紹了連桿坐標系的建立、參數確定以及兩種D-H法的異同點。
運動學建模階段，採用D-H法構建機器人模型。正運動學求解通過連桿參數表與矩陣變換，計算末端執行器的位姿。逆運動學求解則在已知末端位姿的情況下，反向求解各關節轉角，達到控制機器人達到特定位置的目的。解決逆運動學問題通常涉及觀察矩陣方程並求解，需注意解的多組可能性及計算過程的復雜性。
總結，本篇內容涵蓋了六軸機械臂的運動學建模與運動分析的核心概念與方法，為後續的運動規劃提供理論基礎。