◎学习成果达成要求

学生应达成的能力要求包括：

1.掌握刚体位置和姿态的概念以及坐标变换和基变换的方法。

2.掌握齐次坐标和刚体位姿矩阵含义以及基于齐次坐标描述刚体运动的方法。

3.掌握刚体变换矩阵左乘和右乘的物理意义。(www.daowen.com)

机器人由多个构件（连杆）通过关节（铰链）连接在一起，机器人末端的运动才是真正用于满足工作要求的运动，但末端运动的灵活性和精准度与每个关节的运动相关。因此，要研究机器人末端的运动，就需要研究如何描述机器人每个构件（连杆）的运动。构件的宏观运动是组成构件的无数个点（质点）运动的“组合”，本章将通过研究点的运动入手，建立研究构件运动的方法。在运动过程中，可以把构件看作刚体，即不变形的物体，从而将描述构件的运动转换为描述刚体的运动。

机器人一般属于空间机构，而研究空间机构的基本方法是在机构的每个构件上建立坐标系，通过坐标系之间的变化，即位姿矩阵的变化，来研究构件的运动。每个构件上的坐标系都可以理解成三维欧氏空间的一组“基”，因此坐标系之间的变换就是线性代数中的“基变换”，构件上的点在不同坐标系上的坐标变换就是线性代数中的“坐标变换”。

工业机器人在现场工作时，为了便于描述工件的运动，需要在现场地面建立工作台坐标系，并在工件上建立工件坐标系。按作业要求可以确定工件坐标系相对于工作台坐标系的运动轨迹。对工件实施作业的是机器人的末端执行器，它安装在机器人末端连杆上，商用机器人描述的是机器人末端执行器相对于机器人基坐标系的运动。因而，要使得末端执行器能够完成既定的任务，如抓取工件，工件坐标系、工作台坐标系、末端执行器坐标系和机器人基坐标系之间必须建立准确的位置关系，这种关系就是坐标系变换或基变换。