国立台湾大学 林沛群教授《机器人学》自学笔记整理
| 章节 | 笔记 | 可视化 |
|---|---|---|
| 第一章：位置描述与旋转矩阵基础 | Chapter01_Motion_and_Rotation.md | .py |
| 第二章：旋转的多种表示方法 | Chapter02_Rotation_Representation.md | .ipynb |
| 第三章：机械手臂顺运动学 | Chapter03_Forward_Kinematics.md | .ipynb |
| 第四章：机械手臂逆运动学 | Chapter04_Inverse_Kinematics.md | .ipynb |
- 坐标系与位置描述
- 平移运动
- 旋转运动与旋转矩阵
$R \in SO(3)$ -
$R_x$ 、$R_y$、$R_z$ 三个基本旋转矩阵 - 旋转的组合与不可交换性
- 自由度分析
- 旋转矩阵的三种角色（描述、坐标变换、算子）
- Fixed Angles（固定角/RPY）
- Euler Angles（欧拉角）
- ★ 左乘 vs 右乘的物理意义
- Mapping（坐标系间映射）
- 齐次变换矩阵
$T \in SE(3)$ - Gimbal Lock（万向锁）
- 串联机械手臂的连杆与关节结构
- DH 四参数：$a_i,\alpha_i,d_i,\theta_i$
- 单节连杆的齐次变换
- 2R 平面机械臂顺运动学
- Joint Space / Cartesian Space 的关系
- 逆运动学的基本问题定义
- 2R 平面机械臂解析逆解
- 多解、无解与工作空间边界
- 奇异位形的几何直觉
- Pieper's Solution 与球腕结构
- Pick-and-Place 任务拆解
# 安装依赖
pip install numpy matplotlib ipywidgets
# 运行 Python 脚本
python Chapter01_visualization.py
# 运行 Jupyter Notebook（交互版 + 批量导出）
jupyter notebook Chapter02_visualization.ipynb
jupyter notebook Chapter03_visualization.ipynb
jupyter notebook Chapter04_visualization.ipynb在各章节 Notebook 的导出单元中运行对应函数，可将图片导出到 Robotics_NTU/images/。