Які переваги використання представлення Denavit-Hartenberg?


11

Коли хочеться моделювати кінематичний ланцюг і, зокрема, визначити рамки, прикріплені до кожного тіла, звичайно використовувати параметри Денавіта-Гартенберга .

Які переваги цього представлення?

Я можу зрозуміти інтерес нормалізованого представлення, але чи впливає це на ефективність алгоритмів? Алгоритм не є тривіальним для реалізації, який виграш ми можемо очікувати від цього замість, наприклад, просто фіксації опорних кадрів руками (тобто довільно), як це робиться у багатьох форматах робототехніки, таких як URDF .

Відповіді:


5

Окрім отримання кінцевого результату як композиції множення матриць, що дуже багато допомагає, одним з вирішальних аспектів конвенції DH є можливість опису рототрансляції за допомогою 4 змінних лише для кожної ланки (а саме: довжина зв'язку, скручування, зміщення та кут з'єднання) замість канонічного 6 (тобто 3 для перекладу та 3 для обертання).

Підводячи підсумок, враховуючи, що в DH ми можемо зручно призначити розташування наступних еталонних кадрів, що відповідають заданому стандарту, таким чином ми можемо ущільнити подання: наприклад, для антропоморфного маніпулятора, оснащеного 7 градусами свободи, ми можемо мати справу з 7 * 4 = 28 незалежними змінними / параметрами замість 7 * 6 = 42.


3

Я вважаю, що це ключовий фактор:

У цій конвенції координатні кадри приєднуються до стиків між двома ланками, таким чином, що одне перетворення пов'язане із суглобом [Z], а друге пов'язане із ланкою [X]. Перетворення координат уздовж послідовного робота, що складається з n ланок, утворюють рівняння кінематики робота,

[T] = [Z1] [X1] [Z2] [X2] ... [X (n-1)] [Zn]

де [T] - перетворення, що локалізує кінцеву ланку.

Тобто, для отримання перетворення з послідовно приєднаних посилань ви можете просто помножити матриці перетворення, що набагато простіше писати і набагато простіше працювати, ніж обчислювати все вручну за допомогою базової геометрії.

З повагою


2
Існує ще одне представлення, яке називається продуктом експонентів (POE), яке також робить це, але набагато більш інтуїтивно зрозумілим. Проблема DH полягає в тому, що він суворо (але не завжди однозначно) обмежує систему координат для кожного суглоба, яка часто не відповідає тому, що ми, природно, обираємо. POE дозволяє системам координат бути довільними, щоб інженер міг вибрати найбільш природну систему координат.
ryan0270

Я все ж маю на увазі, наприклад, в URDF, ви б визначили навколо якої осі обертати, щоб у вас було (для обертального з'єднання) три матриці залежно від того, яку вісь обертання ви виберете. І тоді у вас є статичне перетворення до / після, щоб ви могли розташувати свій кадр там, де ви хочете ... Більше параметрів в моделі (не так, як це впливає на сучасний комп'ютер) і більшої гнучкості, ні? Єдиний інтерес, який я бачу, - це кінематична калібрування (тоді тут важливо менше параметрів)
Thomas Moulard

1
Крім того, якщо ви передасте комусь іншим свої параметри ЦТ, вони гарантовано отримають ту саму систему координат, яку ви визначили.
Андрій Каподієці

1
Це не відрізняється від передачі комусь іншого перетворення між спільними n та спільними n-1 рамками координат. Це не обов'язково повинні бути парами DH.
ryan0270
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.