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动力学

Dynamics入门必知

研究力和力矩如何产生运动,回答「给多大力矩会有什么加速度」。

动力学是经典力学的分支,研究力与运动的关系,根基是牛顿第二定律 F=ma。机器人动力学把它推广到多关节系统,常写成 M(q)q̈ + C(q,q̇)q̇ + g(q) = τ:q 是关节角,q̇、q̈ 是关节速度和加速度,M 是质量矩阵(各连杆惯性折算到关节上),C 项是科里奥利力和离心力,g 是重力项,τ 是关节力矩。已知力矩求加速度叫正动力学,物理引擎每一步都在算;已知期望运动求所需力矩叫逆动力学,用于重力补偿和力矩控制。运动学只管几何,抓重物、快速运动、腿足平衡则离不开动力学。

例子机械臂举着物体静止不动时 q̇、q̈ 都为 0,方程只剩 g(q)=τ,逆动力学算出的就是各关节抵消重力(含物体重量)所需的力矩。

也叫
机器人动力学、Robot Dynamics
相关
正动力学、逆动力学、质量矩阵、刚体动力学、运动学、物理引擎
来源
Wikipedia: Dynamics (mechanics)
MIT Underactuated Robotics: Multi-Body Dynamics(manipulator equations)
MuJoCo Documentation: Computation(forward / inverse dynamics)

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