Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Пособие_v0.2.9.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
11.03.2015
Размер:
1.42 Mб
Скачать

Сферическая с пальцем

Поступательная

V 5 1

Вращательная

Винтовая

1.3. Кинематические цепи.

Кинематической цепью называется система звеньев, связанных между собой кинематическими парами. Кинематические цепи делятся на простые и сложные. Простой кинематической цепью называется такая цепь, у которой каждое звено входит не более чем в две кинематические пары.

Сложной кинематической цепью называется цепь, в которой имеется хотя бы одно звено, входящее более чем в две кинематические пары.

Простые и сложные кинематические цепи в свою очередь делятся на замкнутые и незамкнутые. Незамкнутой кинематической цепью называется кинематическая цепь, имеющая звенья, входящие в одну кинематическую пару.

Кроме этого, кинематические цепи подразделяются на плоские и пространст- венные в зависимости от вида движения звеньев: в одной или нескольких парал- лельных плоскостях и в пространстве.

В конструкциях манипуляторов промышленных роботов наибольшее распро- странение получили простые разомкнутые пространственные кинематические цепи, в которых используются кинематические пары V класса (реже IV класса).

1.4. Краткие сведения из теории матриц.

Матрицей называется прямоугольная таблица чисел:

çæ a11

a12

L a1n ÷ö

 

 

ç a21

a22

L a2n ÷

.

(1.3)

ç M

 

M

M

M

÷

 

 

 

ç a

m1

a

m2

L a

÷

 

 

è

 

 

mn ø

 

 

В общем случае матрица называется прямоугольной (с размерами m ´ n) или m ´ n-матрицей. Если m = n, то матрица называется квадратной, а число m, равное n, – ее порядком. Числа, составляющие матрицу, называются ее элементами.

При двухиндексном обозначении элементов первый индекс всегда указывает номер стоки, а второй индекс номер столбца, на котором стоит данный элемент.

10

Матрицу можно обозначать таблицей, как это сделано в (1.3), однако допуска- ется обозначение одной буквой, например матрица А.

Прямоугольная матрица, состоящая из одного столбца, называется столбцевой:

æ x1 ö

çç x2 ÷÷ . ç M ÷

çè xn ÷ø

Прямоугольная матрица, состоящая из одной строки, называется строчной:

(x1 , x2 ,L, xn ) .

К основным операциям над матрицами относятся: сложение матриц, умноже- ние матрицы на число и умножение матриц.

Суммой двух прямоугольных матриц A и В одинаковых размеров m ´ n называ-

ется матрица С тех же размеров, элементы которой равны суммам соответствующих элементов данных матриц:

C = A + B ,

если

cik = aik + bik (i = 1, 2,..., m; k =1, 2,..., n) .

Операция нахождения суммы данных матриц называется сложением матриц. Свойства операции:

переместительное: A + B = B + A ;

сочетательное: ( A + B) + C = A + (B + C) .

Произведением матрицы А на число α называется матрица С, элементы кото-

рой получаются из соответствующих элементов матрицы А умножением на число α:

C = α A ,

если

cik = αaik (i = 1, 2,..., m; k =1, 2,..., n) .

Операция нахождения произведения матрицы на число называется умножени-

ем матрицы на число.

Таким образом, разность A B двух прямоугольных матриц одинаковых раз-

меров определяется равенством

A - B = A + (-1) × B .

Произведением двух прямоугольных матриц

æ a11

a12

ç a

 

a

A = ç

 

21

22

ç

M

M

ç

 

 

am2

èam1

L a1n ÷ö

 

L a2n ÷

и B

M

M ÷

 

L

÷

 

amn ø

 

 

11

 

çæb11

b12

L b1q ÷ö

=

çb21

b22

L b2q ÷

ç M

M

M

M ÷

 

 

ç

 

 

÷

 

ç

bn2

L

÷

 

èbn1

bnq ø

называется матрица

 

çæ c11

c12

L c1q ÷ö

 

C =

ç c21

c22

L c2q ÷

,

ç M

M

M

M ÷

 

 

 

ç

 

 

÷

 

 

ç

cm2

L

÷

 

 

ècm1

cmq ø

 

у которой элемент cij , стоящий на пересечении i-й строки и j-го столбца, равен «произведению» i-й строки первой матрицы А на j-й столбец второй матрицы В:

n

(i = 1, 2,..., m; j = 1, 2,..., q) .

cij = åaik bkj

k =1

 

Операция нахождения произведения данных матриц называется умножением матриц.

Пример:

æ a1

a2

a3

ö

æ c

d

ö

æ a1c1 + a2c2 + a3c3

ç

1

 

1

÷

ç

 

 

÷

×çc2

d2 ÷

= ç

 

 

è b1

b2

b3 ø ç c

d

3

÷

è b1c1

+ b2 c2

+ b3c3

 

 

 

 

è

3

 

ø

 

 

 

a1d1 + a2d2 + a3 d3 ö . b1d1 + b2 d2 + b3 d3 ÷ø

Необходимо помнить, что операция умножения двух матриц выполнима лишь в том случае, когда число столбцов в первом сомножителе равно числу строк во втором. В частности умножение всегда выполнимо, если оба сомножителя квад- ратные матрицы одного и того же порядка. Следует отметить, что даже в этом част- ном случае умножение матриц не обладает переместительным свойством, т.е. A× B ¹ B × A . Так, например

æ1

2ö æ

2

0 ö æ

8 -2ö æ 2

0 ö æ1

2ö æ 2

4ö

ç

÷

×ç

3

÷

= ç

÷

, ç

÷×ç

÷

= ç

÷ .

è3

4ø

è

-1ø

è

18 -4ø

è 3

-1ø è3

4ø

è0

2ø

Если A× B = B × A ,

то матрицы А и В называются перестановочными или ком-

мутирующими между собой.

Умножение матриц обладает сочетательным свойством умножения и распреде- лительным свойством умножения относительно сложения:

( AB)C = A(BC) , ( A + B)C = AC + BC , A(B + C) = AB + AC .

Кроме этого, следует отметить еще одну важную операцию транспонирова-

ние. Если A = (aik ) (i = 1, 2,..., m; k =1, 2,..., n) ,

то транспонированная матрица А

определяется равенством A¢ =

(

ki )

ki

ik

(

i = 1, 2,..., m; k =1, 2,..., n

)

. Если

 

a¢

, где a

= a

 

 

матрица А имеет размеры m ´ n, то матрица Аимеет размеры n ´ m. Другими сло- вами, операция транспонирования заменяет строки исходной матрицы столбцами. Обозначается операция при помощи символа «Т», проставленного как степень:

A¢ = AT .

Пример:

12

æ a

b

c ö

 

æ a

d ö

T

ç

÷

Если A = ç

 

÷

, тогда A

= ç b

e ÷ .

èd

e

f ø

 

ç

÷

 

 

 

 

è c

f ø

13