㈠ 六自由度机器人（机械臂）运动学建模及运动规划系列（二）——运动学分析
本篇内容主要探讨六轴机械臂的运动学分析，着重于理解正运动学和逆运动学分析两大部分。运动学分析在工业机器人研究与应用中扮演核心角色，是运动控制的基础，旨在研究机器人末端坐标系与基坐标系之间的转换关系。
在进行运动学分析时，通常将机器人的各个部分视为刚体。首先，介绍运动学分析所依赖的数理知识，如空间位姿描述，涉及位置与姿态的准确表示。位置描述通过三维列向量表示，姿态则用3×3的姿态矩阵表示。在分析中，需在连杆末端建立坐标系，明确连杆的位置状态。
接着，阐述空间坐标变换的概念，涉及平移、旋转及复合变换。平移变换描述了不同坐标系之间位置的相对变化，旋转变换表示姿态差异，复合变换则结合平移与旋转进行描述。通过齐次矩阵和齐次变换的概念，可以统一表示构件的位置与姿态，以及不同坐标系间的变换过程。
随后，引入D-H法作为多关节串联型工业机器人的建模方法。D-H法通过在机器人所有连杆上建立固连坐标系，利用齐次变换矩阵描述相邻连杆的关系，形成通用的连杆-关节示意图。进一步地，详细介绍了连杆坐标系的建立、参数确定以及两种D-H法的异同点。
运动学建模阶段，采用D-H法构建机器人模型。正运动学求解通过连杆参数表与矩阵变换，计算末端执行器的位姿。逆运动学求解则在已知末端位姿的情况下，反向求解各关节转角，达到控制机器人达到特定位置的目的。解决逆运动学问题通常涉及观察矩阵方程并求解，需注意解的多组可能性及计算过程的复杂性。
总结，本篇内容涵盖了六轴机械臂的运动学建模与运动分析的核心概念与方法，为后续的运动规划提供理论基础。