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牛顿-欧拉方程

Newton-Euler Equations常用

同时描述刚体平动(F = ma)和转动(欧拉方程)的一组动力学方程。

牛顿-欧拉方程把牛顿第二定律和欧拉的刚体转动方程合在一起,描述刚体在力和力矩作用下的平动与转动:F = ma,τ = Iα + ω×(Iω)。F 是合外力,m 是质量,a 是质心加速度;τ 是绕质心的合力矩,I 是惯性张量,α 是角加速度,ω 是角速度,ω×(Iω) 是转动带来的陀螺项。机器人由多根连杆组成,每根都满足这组方程。经典的递归牛顿-欧拉算法先从基座到末端逐级算各连杆的速度和加速度,再从末端往回逐级算力和力矩,得到每个关节所需力矩,计算量随关节数线性增长。它与拉格朗日方程是建立机器人动力学的两条主要路线。

例子已知机械臂此刻的关节角、角速度和想要的角加速度,用递归牛顿-欧拉算法即可算出每个电机该输出的力矩,这正是计算力矩控制里的前馈项。

也叫
牛顿-欧拉法、牛顿-欧拉动力学方程、Newton-Euler Formulation、Newton-Euler Equations of Motion
相关
递归牛顿-欧拉算法、拉格朗日方程、逆动力学、刚体动力学、惯性张量、计算力矩控制
来源
Wikipedia: Newton–Euler equations
Modern Robotics 8.3: Newton-Euler Inverse Dynamics (Northwestern)

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