模块二 工业机器人数学基础

《中国最牛机器人工厂：10个工人+386台机器人，每天80辆凯迪拉克》这篇文章于2017年一月份登在了搜狐网页上。上海通用陆家嘴工厂号称中国最先进的制造业工厂、中国智造的典范，即使从全球来看，这个水平的工厂也不超过5家。它是上汽通用首个实现100%焊接自动化的标杆车间，共有机器人386台。机器人：造车，我“包”了。不过，偌大的车间内，真正领工资的工人只有10多位。他们管理着386台机器人，每天与机器人合作生产80台凯迪拉克。

在生产工厂中，有“人”举起一吨重的车身，有“人”为车身打孔，还有“人”负责焊接，在几秒钟的电光火石之间，几十台机器人合作，一道工序已经完成，成品随着流水线进入下一个工作区，等待下一组机器人上场。在机器人工厂内，各个工作区内都能看见如此热火朝天的工作场面。图2-0所示为汽车工程自动化车间。

图2-0 汽车工程自动化车间

在现代工厂中，许多工业机器人帮助人类实现大量的工作，如搬运、分类、喷涂等。工业机器人大多是会“移动”、“旋转”等操作。在研究这些操作时，我们可以借用数学工具。

接下来，让我们一起来学习工业机器人的数学基础知识！

知识目标

1.了解矩阵的基本理论（零矩阵、方阵、对称矩阵等）。

2.掌握矩阵的基本运算（矩阵的相等、加法、乘法等）。

3.掌握机器人的位置描述和姿态描述（位置描述、姿态描述、位姿描述等）。

4.掌握坐标系变化相关知识（坐标变换、平移坐标变换、旋转坐标变换、齐次坐标变换、齐次坐标平移变化、旋转齐次坐标变化）。

技能目标

1.学会分析、计算各类矩阵。

2.学会使用矩阵来描述机器人的位姿。

3.学会使用坐标系来描述机器人的位姿。

4.学会灵活计算坐标系的各类变换。

任务安排