为了控制工业机器人 ( 机械臂 ) 的运动，首先需要在机器人中建 立相应的坐标系。机器人运动学主要研究机器人各个坐标系之间的 运动关系，是机器人进行运动控制的基础。那么，机器人运动学研 究包含哪些问题呢？我们该如何去解决呢？ 本 节 导 入 在工业机器人控制中，先根据工作任务的要求确定手部要到达的目 标位姿，然后根据逆向运动学求出关节变量，控制器以求出的关节变量 为目标值，对各关节的驱动元件发出控制命令，驱动关节运动，使手部 到达并呈现目标位姿。 逆向运动学 工业机器人控制的基础 正向运动学 又是逆向运动学的基础 工业机器人相邻连杆之间的相对运动 旋转运动、平移运动 这种运动体现在连接两个连杆的关节上 坐标变换 物理上的旋转运动或平移运动 在数学上可以用矩阵代数来表达 旋转运动 → 旋转变换 平移运动 → 平移变换 坐标系之间的运动关系可以用矩阵之间的乘法运算来表达。用坐标 算来表达。用坐标 变换来描述坐标系 ( 刚体 ) 之间的运动关系是工业机器人运动学分析的 基础。在工业机器人运动学分析中要注意下面四个问题： 工业机器人操作臂可以看成是一个开式运动链，开链的一端固定在机座上， 另一端是自由的。 在开链机构简图中，关节符号只表示了运动关系。 为了研究操作臂各连杆之间的位移关系，可在每个连杆上固连一个坐标系， 然后描述这些坐标系之间的关系。 在轨迹规划

城市体育服务平台与 巴巴集团服务充分整合 围绕体育服务核心功能 云平台核心功能 数据互联 会员共享 IP 导入 科学锻炼 场馆整合 信息互通 多平台联动 场馆 赛事 培训 场馆平台 用户中心 CMS 运动数据 城市过滤 线上活动 赛事报名 场馆预定 智慧场馆 赛事平台 城市 过滤 场馆展示 培训 云平台运维架构 新闻模块 省级、市级全民健身优惠券的发放、使用、结算、监管 支付宝实名认证体系 确保补助发放的科学性，掌握全民健身大数据 “ 智慧体育”云服务 多维度解读 省、市、场馆 运动项目 年、月、日、实 时 两大指标 健身运动总人次 体育消费总金额 “ 智慧体育”云分析 综合数据分析 体育平台 体育平台是一款整合云计算 、大数据、移动支付及生物 识别等多项 尖端技术能力 , 结合体育产业链发展特点 管理者的运营管理难题 ，让消费者更简单更有趣的享 受体育运动，让职能监管部门及时，准确， 精细获取 产业数据。 体育数据分析 体系 全民健身服 务体系 场馆运营管理 体系 全渠道营销服 务体系 平台构建四大核心体系 体育生态建设 依托赛事体系 构建包含体育健身、运动装备、赛事服务、 广告资讯、生活服务在内的体育产业生态 大数据平台 健身运动数据与消费数据的结合 助力企业精准服务

球坐标机器人 • 关节机器人 • 笛卡尔坐标机器人 球坐标系机器人 A 纯球状 机械臂的上臂和前臂相连，该枢轴常称为肘关节，允许前臂 转动角度 α ；上臂与基座相连，与基座垂直的面内的运动可 绕此肩关节进行角度 φ ；而基座可自由转动，因而整个组合 件可在与基座平行的平面内移动角度 θ ，具有这类结构的机 器人的工作包络范围大体上是球状的。 优点：机械臂可以方便灵活的到达机器人基座附近的地方， • 机械刚度比其它大多数机械手大。 缺点：工作范围受到的限制较大。 2 、工业机器人的分类 2 、工业机器人的分类 运动学链系代替纯圆柱状机器人中 的单一轴部件。 这种机器人有精密且快速的优点， 但一般垂直作用范围有限（ Z 方向 ），通常 Z 轴运动用一简单的气缸 或步进电机控制，而其它轴则采用 较精巧的电气执行器（如伺服电机 ）。 z r1 r2 r3 腕的 横滚 2 悬臂笛卡尔式 • 从支撑架伸出的长度有限， 刚性差，但其工作空间所受 约束较其它机器人所受的约 束少，故重复性和精度高； • 其坐标更近乎自然状态，故 编程容易； • 但有些运动形式，由于需要 大量计算，此结构可能较难 完成，如方向与任何轴都不 平行的直线轨迹。 x z 腕的俯仰 腕的偏摆 腕的偏摆 腕的横滚 腕的横滚 2 、工业机器人的分类 • 柱坐标机器人

公共部分 工作装置 操作简单、易于掌握 示教再现过程很快 示教之后即可应用 随时监视机器人动作 避免发生错误指令 编程占用机器人作业时间 难以与其他操作同步 很难规划复杂的运动轨迹 以及准确的直线运动 难以与传感信息相配合 机器人语言编程是指采用专用的机器人语言来描述机器人的动作 轨迹。机器人语言编程实现了计算机编程，它具有良好的通用性，同 一种机器人语言可用于不同类型的机器人。此外，机器人编程语言可 床中编制数控加工程序非常相似。一些离线编程系统带有仿真功能， 这使得在编程时就可解决障碍干涉和路径优化问题。 3 、离线编程 离线编程 为了使机器人能够进行再现示教的动作，就必须把机器人运动命令 编成程序。控制机器人运动的命令就是移动命令。在移动命令中，记录 有移动到的位置坐标、插补方式、再现速度等参数。 空走点 / 作业点 机器人再现时，决定从当前程序点到下一个程序点是否实施作业 空走点 程 需 要 实 施 作 业 ， 主 要 用 于 作 业 开 始 点 和 作 业 中 间 点 两种情况 机器人语言提供一种通用的人与机器人之间的通信手段。它是一 种专用语言，用符号述机器人的运动，与常用的计算机编程语言相似。 1 、工业机器人语言的发展概况 1975 年 IBM 公司研制出 ML 语言 随后又研制出 AUTOPASS 语言 1974 年 在 WAVE 语言的基础上开

功能的扩建、改造升级之外，数字化、智慧化的加持， 必将成为各体育场馆全力打造的新方向，使“智慧化”从体育场馆的“高配”变为“标配”。 二、体育强国战略激发体育场馆智慧化内生动力 体育场馆是大众运动健身的主要场所之一，传统老旧场馆因功能单一、配套设施欠缺、服务体验低下，客流量 普遍偏低，加之缺乏有效的经营手段，不少场馆目前濒临亏损，导致出现社会上部分公共体育场馆宁可关闭也不愿对 外开放的现 为破解这一难题，国家体育总局在 2018 年提出了“场馆两改”重要工程，其中“一改”为场馆功能改造，目 的就是满足人民群众多样化的运动健身需求和场馆的多元化经营需求。体育场馆智慧化不仅能以客观数据为基础，了 解大众的体质和运动喜好状况，为大众提供更好的运动推荐和体育培训服务，缓解现代人普遍存在的因生活不规律、 运动锻炼匮乏而导致的慢性疾病，还能帮助场馆运营者了解场馆设备设施运行、能耗开支的实时状况，提升场馆运营 效率。 群众获得感、幸福感为出发点，围绕如何让人民群众更充分、更便利地享受体育运动和参与体育运动等关键问题，重 点解决健身场地匮乏、健身体验欠佳的难题。因此，体育场馆以智慧方式进行的升级改造或新建应是今后一段时间内 建设的重点方向。 三、重大体育赛事催生体育场馆智慧化创新活力 体育场馆是举办大型体育赛事的核心载体，赛事期间涉及体育人群最广，涵盖赛事官员、运动员、裁判员、新 - 2 - 体育场馆智慧化标准体系建设指南

控制系统也有许多特殊之处，如下： 多关节 联动控制 每个关节由一个伺服系 统控制，多个关节的运 动要求各个伺服系统协 同工作以实现联动控制 基于坐标变换的 运动控制 工业机器人的空间点位 运动控制，需要进行复 杂的坐标变换运算，以 及矩阵函数的逆运算 复杂的 数学模型 其数学模型是一个多变 量、非线性和变参数的 复杂模型，控制中经常 使用复杂控制技术 Control System ) 分布式结构 对于具有多自由度的工业机器人而言，当轴的数量增加到使控制算 法变得很复杂时，其控制性能会恶化，甚至可能会导致系统的重新设计。 与之相比，分布式结构的每一个运动轴都由一个控制器处理，这意 味着，系统有较少的轴间耦合和较高的系统重构性。 分布式控制系统的优点在于： ● 系统灵活性好，控制系统的危险性降低 ● 采用多处理器的分散控制，有利于系统功能的并行执 机器人操作系统，是工业机器人控制系统的“软部分”，实质上都是采 用了嵌入式实时操作系统。 工业机器人的驱动系统是直接驱使各运动部件动作的机构，对工业 机器人的性能和功能影响很大。工业机器人驱动方式主要有：液压式、 气动式和电动式。 电动驱动 利用各种电动机产生的力矩和力， 直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构 气动驱动 以压缩空气为动力源驱动， 气动执行机构包括气缸、气动马达 液压驱动

云端推理用AI芯片 通过海量多模态数据（视觉、语言、动作）训练 具身大模型，优化任务规划与泛化能力 为复杂任务提供高算力支持，降低端侧负载 端侧本体推理用AI芯片 内置于具身智能本体，实现实时环境感知、运动控制与本地决策 云端训练AI芯片 云端推理AI芯片 端侧推理AI芯片 核心 目标 支持大 规模 模型 训练， 处理 海量 数据并 优化 模型 参数 高效执行训练后的 模型推理任务，兼 顾性能与能效比 多元化，运动 控制频率持续提升。人形机器人内置传感器数量将由60~100个逐步 增长至超过200个，手部自由度将由3增长至超过20 （接上页——上游机器人传感器） 人形机器人运动控制及传感器数量发展趋势 来源：专家访谈，头豹研究院 灵巧手驱动分类 电机驱动式 气动驱动式 驱动 方式 控制电机的转速和转 向来实现机器人关节 的运动 通过气体的压力和流动驱 动气缸实现关节的运动 应用 人形机器人在迈向具身智能的过程中，其感知能力呈现多元化，运动控制频率持 续提升。在感知层面，机器人不仅实现了传统力/视觉/温度/位置等基础传感功能 的全面升级，更在触觉、空间定位、环境交互等维度实现了感知能力的深度融合， 其内置传感器（如力、视觉、温度、位置、触觉等）数量与价值量占比显著提升， 传感器数量将由初期的60~100个逐步增长至超过200个。 ◼ 在运动控制层面，人形机器人的关节自由度设计同样取得突破性进展。以最具代

融合滩地、巡河路、机耕路、滨河绿色空间、 林地农田、沿线公服及商业设施等多种空间。 主要使用人群 城市居民及观光游客，如家庭群体、老年群体、 健身爱好者、休闲娱乐人群、滨水区游客等；主要 功能：散步、跑步、骑行、休闲运动、涉水活动、 餐饮消费等活动。 毗邻河、湖等水体岸线的线性空间。 主要形式 场景化目标 活力水岸线、潮流打卡地、滨水嘉年华、生态 安全链。 空间载体 城市慢行系统、公园绿地、依托城市生态隔离 装置又好看又好玩！ U 4-1 9-1 U 5-1 U 20-1 21-1 U 5-1 5-2 U 20-2 21-1 U 10-1 10-2 U 17-1 18-2 这是绿道上的智能装置，可以制定 运动路线，还可以玩互动游戏！ U 20-2 22-2 作为数字游民，绿道驿站 成为了我的工作好去处 U 1-2 4-1 5-1 9-1 4-2 U 20-1 21-1 21-2 U 16-1 孩子们有安全的上学路了 去公园、去买东西不用绕远了 停车规范了，有场地可以运动了 自行车有地方放了 散步、通勤、休息，大家各得其所 社区服务中心 公园 学校 下楼可以沿着绿道去买东西了 下楼可以沿着绿道直 接跑进运动场了 家门口： 出门即享、舒适便捷、轻松上班、惬意逛街 下楼可以沿着绿道 直接跑进运动场了 C 41-2 C 42-2 43-1 C 43-2 43-3 绿道直接通往车站

工信部等部门 《新产业标准化领航工程实施方案 (2023-2035 年习》 研制人形机器人相关标准，涵盖术语、核心零部件 范 、 决策、运动控制、安全和应用等方面，推动行业规 2023 年 4 月 网 等 《关于推进 IPV6 技术滴进和应用创新发展的实施意见》 推动 EngineeΓed Arts 为 Ameca 接入 GPT:3/4 增强了其语言的灵活性并增强了其面部表情 , > 2023 年，中国傅利叶推出 GR-1 通用人形机器人，多模态大模型、高度仿生的躯干构型、拟人的运动控制；宇树科 技 UnitΓee H1 发布；智元机器人远征 A1 发布 , > 2023 年 8 月，谷歌 DeepMind 推出机器人模型 Roboiics Transformer 2 (RT-2) 复杂的任务； > 超级智能阶段：理论上将具备超越人类的智能水平，能够进行创新和自我意识的决策。 ■ 具身智能的核心技术 □ 具身智能的三大核心要素 > 本体：智能体的物理载体，具备感知、运动和操作能力。本体的形态和功能直接影响智能体的任务执行能力。 > 智能：负责感知、理解、决策和控制的核心模块，通常由多模态大模型 ( 如 LLM 、 VLM) 驱动。通过整 合视 觉、

（3）个性化：根据用户需求，提供定制化的服务，如赛事推荐、票务服务、 餐饮住宿等。 （4）互动性：通过线上线下相结合的方式，增强观众与赛事的互动，提升 观赛体验。 （5）安全性：运用先进的技术手段，保证场馆设施、观众和运动员的安全。 （6）可持续发展：智慧体育场馆注重节能环保，降低能源消耗，实现绿色 可持续发展。 第 2 章 智慧体育场馆建设目标与规划 2.1 建设目标 智慧体育场馆的建设旨在提高场馆运营效率，优化用户体验，促进体育产 （3）提供个性化、多元化的体育服务，满足不同用户的需求。 （4）推动体育产业与信息技术的深度融合，促进产业转型升级。 2.2 规划设计原则 智慧体育场馆的规划设计遵循以下原则： （1）以人为本：关注用户需求，提供人性化、舒适的运动环境。 （2）科技创新：运用先进的信息技术，实现场馆的智能化管理。 （3）绿色环保：注重节能降耗，打造绿色、可持续发展的体育场馆。 （4）灵活拓展：预留场馆拓展空间，满足未来发展需求。 （5 等。 （3）智能设备部署：包括智能门禁、智能照明、智能监控等。 （4）体育服务拓展：包括线上预约、赛事活动、培训指导等。 具体规模如下： （1）场馆面积：根据实际需求规划场馆面积，满足不同运动项目的需求。 （2）智能化系统：覆盖全场馆，实现设备、场地、服务的智能化管理。 （3）信息系统：具备高并发、高可用性，满足大量用户同时在线的需求。 （4）智能设备：根据场馆规模和业务需求，合理部署智能设备，提高运营