运动学模型

运动学模型是对机器人身体的一种精简几何描述，它只抓住机器人的形状以及各部件能如何运动，而完全不管重量、力和用力大小。以机械臂为例，它被描述成由关节连接起来的一串刚性连杆，模型记录的是每段连杆有多长、每段连杆相对相邻连杆如何摆向和错开，以及每个关节允许哪种运动——是能转动的旋转关节，还是能伸缩的滑动关节。这相当于把机器人的骨架写成数字，而不挂上任何“肌肉”。

建立这种模型的意义在于，它让你在操心其他一切之前，先回答纯粹的几何问题。给定各关节的设定，手末端会停在空间中的什么位置、又朝向哪个方向？或者反过来问：要把手准确放到你想要的位置，各关节该如何设定？由于模型完全略去了质量和力，它既简单又精确：同样的关节角度永远给出同样的手部位置，就像把一把折尺以同样的方式折两次，伸出的长度也总是一样。

运动学模型通常写成一种整洁的标准形式，好让任何程序都能用同一种方式读取它。一种常用的写法是给每个关节和连杆赋予一小组数字，于是整条机械臂就变成一张简短的表格。正是这种通用格式，使得一台机器人的几何描述可以直接喂给规划软件、仿真器和控制器，而不必每次都重写一遍数学。