Производство

Двухзвенный манипулятор: обратная кинематика

Находит обе геометрические ветви углов плоской руки для целевой точки, заданной радиусом и направлением.

⚙быстрый расчёт
онлайн
Введите данные
Данные не отправляются на сервер
Результат
Ветвь +: угол первого звена1,421085E-14°
Ветвь +: относительный угол второго звена90 °
Ветвь −: угол первого звена90 °
Ветвь −: относительный угол второго звена-90 °
Формула

Как считается результат

Закон косинусов даёт cosθ2=(r²−L1²−L2²)/(2L1L2) и γ=acos((L1²+r²−L2²)/(2L1r)). Две ветви: θ1=φ−γ, θ2=+acos(...), либо θ1=φ+γ, θ2=−acos(...). Углы результата выражены в градусах.
Пример с тестовыми данными

Длина первого звена: 1 м; Длина второго звена: 1 м; Расстояние цели от основания: 1,414213562 м; Направление цели от оси X: 45 °

Ветвь +: угол первого звена: 0 °; Ветвь +: относительный угол второго звена: 90 °; Ветвь −: угол первого звена: 90 °; Ветвь −: относительный угол второго звена: -90 °
О расчёте

Как пользоваться
калькулятором

Находит обе геометрические ветви углов плоской руки для целевой точки, заданной радиусом и направлением.

Закон косинусов даёт cosθ2=(r²−L1²−L2²)/(2L1L2) и γ=acos((L1²+r²−L2²)/(2L1r)). Две ветви: θ1=φ−γ, θ2=+acos(...), либо θ1=φ+γ, θ2=−acos(...). Углы результата выражены в градусах.

  1. 01
    Подготовьте данные

    Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: длина первого звена в м; длина второго звена в м; расстояние цели от основания в м; направление цели от оси x в °.

  2. 02
    Проверьте единицы и условия

    Положительный радиус цели и |L1−L2|≤r≤L1+L2. Цель в основании при равных звеньях исключена как вырожденная неоднозначная задача. Ограничения суставов, препятствия, ориентация инструмента и чувствительность вблизи границ достижимости требуют отдельной проверки.

  3. 03
    Прочитайте результат

    Обе ветви достигают одной точки, но располагают локоть с разных сторон. На границе полностью вытянутой руки ветви совпадают; итоговые углы не обрезаются автоматически в диапазон конкретного привода.

Подробное объяснение

Как читать результат

Расшифровка показателей, пример вычисления и ограничения метода — без лишних терминов.

01

Что означают результаты

Обе ветви достигают одной точки, но располагают локоть с разных сторон. На границе полностью вытянутой руки ветви совпадают; итоговые углы не обрезаются автоматически в диапазон конкретного привода.

02

Когда модель применима

Положительный радиус цели и |L1−L2|≤r≤L1+L2. Цель в основании при равных звеньях исключена как вырожденная неоднозначная задача. Ограничения суставов, препятствия, ориентация инструмента и чувствительность вблизи границ достижимости требуют отдельной проверки.

Разбор по шагам

Пример расчёта

Пример 1
Исходные данные
Длина первого звена: 1 м; Длина второго звена: 1 м; Расстояние цели от основания: 1,414213562 м; Направление цели от оси X: 45 °
Вычисление
Закон косинусов даёт cosθ2=(r²−L1²−L2²)/(2L1L2) и γ=acos((L1²+r²−L2²)/(2L1r)). Две ветви: θ1=φ−γ, θ2=+acos(...), либо θ1=φ+γ, θ2=−acos(...). Углы результата выражены в градусах. Ветвь +: угол первого звена: после вычисления по описанной формуле получаем 0 °. Ветвь +: относительный угол второго звена: после вычисления по описанной формуле получаем 90 °. Ветвь −: угол первого звена: после вычисления по описанной формуле получаем 90 °. Ветвь −: относительный угол второго звена: после вычисления по описанной формуле получаем -90 °.
Результат
Ветвь +: угол первого звена: 0 °; Ветвь +: относительный угол второго звена: 90 °; Ветвь −: угол первого звена: 90 °; Ветвь −: относительный угол второго звена: -90 °

Обе ветви достигают одной точки, но располагают локоть с разных сторон. На границе полностью вытянутой руки ветви совпадают; итоговые углы не обрезаются автоматически в диапазон конкретного привода.

Пример 2
Исходные данные
Длина первого звена: 1 м; Длина второго звена: 1 м; Расстояние цели от основания: 2 м; Направление цели от оси X: 0 °
Вычисление
Ветвь +: угол первого звена: после вычисления по описанной формуле получаем 0 °. Ветвь +: относительный угол второго звена: после вычисления по описанной формуле получаем 0 °. Ветвь −: угол первого звена: после вычисления по описанной формуле получаем 0 °. Ветвь −: относительный угол второго звена: после вычисления по описанной формуле получаем 0 °.
Результат
Ветвь +: угол первого звена: 0 °; Ветвь +: относительный угол второго звена: 0 °; Ветвь −: угол первого звена: 0 °; Ветвь −: относительный угол второго звена: 0 °

Этот вариант использует другие исходные данные: Расстояние цели от основания — 2; Направление цели от оси X — 0. Обе ветви достигают одной точки, но располагают локоть с разных сторон. На границе полностью вытянутой руки ветви совпадают; итоговые углы не обрезаются автоматически в диапазон конкретного привода.

Формула и обозначения

Закон косинусов даёт cosθ2=(r²−L1²−L2²)/(2L1L2) и γ=acos((L1²+r²−L2²)/(2L1r)). Две ветви: θ1=φ−γ, θ2=+acos(...), либо θ1=φ+γ, θ2=−acos(...). Углы результата выражены в градусах.

first — длина первого звена, единица: м.

second — длина второго звена, единица: м.

radius — расстояние цели от основания, единица: м.

bearing — направление цели от оси x, единица: °.

Практическое применение

Находит обе геометрические ветви углов плоской руки для целевой точки, заданной радиусом и направлением. Закон косинусов даёт cosθ2=(r²−L1²−L2²)/(2L1L2) и γ=acos((L1²+r²−L2²)/(2L1r)). Две ветви: θ1=φ−γ, θ2=+acos(...), либо θ1=φ+γ, θ2=−acos(...). Углы результата выражены в градусах.

Обе ветви достигают одной точки, но располагают локоть с разных сторон. На границе полностью вытянутой руки ветви совпадают; итоговые углы не обрезаются автоматически в диапазон конкретного привода.

Частые ошибки

Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: длина первого звена в м; длина второго звена в м; расстояние цели от основания в м; направление цели от оси x в °.

Положительный радиус цели и |L1−L2|≤r≤L1+L2. Цель в основании при равных звеньях исключена как вырожденная неоднозначная задача. Ограничения суставов, препятствия, ориентация инструмента и чувствительность вблизи границ достижимости требуют отдельной проверки.

Источники и допущения

Основание расчёта

Метод, правило или ставка сверены с указанным источником. Последняя проверка этой реализации: 2026-09-30.

Lynch, Park: Modern Robotics, обратная кинематика ↗
Коротко о главном

Вопросы
и ответы

Что показывает «ветвь +: угол первого звена»?+

Обе ветви достигают одной точки, но располагают локоть с разных сторон. На границе полностью вытянутой руки ветви совпадают; итоговые углы не обрезаются автоматически в диапазон конкретного привода.

Как проверить расчёт на конкретном примере?+

Длина первого звена: 1 м; Длина второго звена: 1 м; Расстояние цели от основания: 1,414213562 м; Направление цели от оси X: 45 °. Ветвь +: угол первого звена: 0 °; Ветвь +: относительный угол второго звена: 90 °; Ветвь −: угол первого звена: 90 °; Ветвь −: относительный угол второго звена: -90 °. Закон косинусов даёт cosθ2=(r²−L1²−L2²)/(2L1L2) и γ=acos((L1²+r²−L2²)/(2L1r)). Две ветви: θ1=φ−γ, θ2=+acos(...), либо θ1=φ+γ, θ2=−acos(...). Углы результата выражены в градусах.

Какие ограничения есть у метода?+

Положительный радиус цели и |L1−L2|≤r≤L1+L2. Цель в основании при равных звеньях исключена как вырожденная неоднозначная задача. Ограничения суставов, препятствия, ориентация инструмента и чувствительность вблизи границ достижимости требуют отдельной проверки.

Можно ли изменить исходные данные и сравнить варианты?+

Да. Обе ветви достигают одной точки, но располагают локоть с разных сторон. На границе полностью вытянутой руки ветви совпадают; итоговые углы не обрезаются автоматически в диапазон конкретного привода. Сравнивайте варианты в одинаковых единицах и при неизменных допущениях: Положительный радиус цели и |L1−L2|≤r≤L1+L2. Цель в основании при равных звеньях исключена как вырожденная неоднозначная задача. Ограничения суставов, препятствия, ориентация инструмента и чувствительность вблизи границ достижимости требуют отдельной проверки.