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MATLAB机器人仿真程序

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.

精品 附录

MATLAB 机器人工具箱仿真程序：

1）运动学仿真模型程序（Rob1.m）

L1=link([pi/2 150 0 0])

L2=link([0 570 0 0])

L3=link([pi/2 130 0 0])

L4=link([-pi/2 0 0 640])

L5=link([pi/2 0 0 0])

L6=link([0 0 0 95])

r=robot({L1 L2 L3 L4 L5 L6})

=’MOTOMAN-UP6’ % 模型的名称

>>drivebot(r)

2）正运动学仿真程序 （Rob2.m）

L1=link([pi/2 150 0 0])

L2=link([0 570 0 0])

L3=link([pi/2 130 0 0])

L4=link([-pi/2 0 0 640])

L5=link([pi/2 0 0 0])

L6=link([0 0 0 95])

r=robot({L1 L2 L3 L4 L5 L6})

=’MOTOMAN-UP6’

t=[0:0.01:10];%产生时间向量

qA=[0 0 0 0 0 0 ]; %机械手初始关节角度

qAB=[-pi/2 -pi/3 0 pi/6 pi/3 pi/2 ];%机械手终止关节角度

figure('Name','up6机器人正运动学仿真演示');%给仿真图像命名

q=jtraj(qA,qAB,t);%生成关节运动轨迹

T=fkine(r,q);%正向运动学仿真函数

plot(r,q);%生成机器人的运动.

精品 figure('Name','up6机器人末端位移图'）

subplot(3,1,1);

plot(t, squeeze(T(1,4,:)));

xlabel('Time (s)');

ylabel('X (m)');

subplot(3,1,2);

plot(t, squeeze(T(2,4,:)));

xlabel('Time (s)');

ylabel('Y (m)');

subplot(3,1,3);

plot(t, squeeze(T(3,4,:)));

xlabel('Time (s)');

ylabel('Z (m)');

x=squeeze(T(1,4,:));

y=squeeze(T(2,4,:));

z=squeeze(T(3,4,:));

figure('Name','up6机器人末端轨迹图');

plot3(x,y,z);

3）机器人各关节转动角度仿真程序：（Rob3.m）

L1=link([pi/2 150 0 0 ])

L2=link([0 570 0 0])

L3=link([pi/2 130 0 0])

L4=link([-pi/2 0 0 640])

L5=link([pi/2 0 0 0 ])

L6=link([0 0 0 95])

r=robot({L1 L2 L3 L4 L5 L6})

='motoman-up6'

t=[0:0.01:10];

qA=[0 0 0 0 0 0 ];.

精品 qAB=[ pi/6 pi/6 pi/6 pi/6 pi/6 pi/6];

q=jtraj(qA,qAB,t);

Plot(r,q);

subplot(6,1,1);

plot(t,q(:,1));

title('转动关节1');

xlabel('时间/s');

ylabel('角度/rad');

subplot(6,1,2);

plot(t,q(:,2));

title('转动关节2');

xlabel('时间/s');

ylabel('角度/rad');

subplot(6,1,3);

plot(t,q(:,3));

title('转动关节3');

xlabel('时间/s');

ylabel('角度/rad');

subplot(6,1,4);

plot(t,q(:,4));

title('转动关节4');

xlabel('时间/s');

ylabel('角度/rad' );

subplot(6,1,5);

plot(t,q(:,5));

title('转动关节5');

xlabel('时间/s');

ylabel('角度/rad');

subplot(6,1,6);

plot(t,q(:,6));.

精品 title('转动关节6');

xlabel('时间/s');

ylabel('角度/rad');

4）机器人各关节转动角速度仿真程序：（Rob4.m）

t=[0:0.01:10];

qA=[0 0 0 0 0 0 ];%机械手初始关节量

qAB=[ 1.5709 -0.8902 -0.0481 -0.5178 1.0645 -1.0201];

[q,qd,qdd]=jtraj(qA,qAB,t);

Plot(r,q);

subplot(6,1,1);

plot(t,qd(:,1));

title('转动关节1');

xlabel('时间/s');

ylabel('rad/s');

subplot(6,1,2);

plot(t,qd(:,2));

title('转动关节2');

xlabel('时间/s');

ylabel('rad/s');

subplot(6,1,3);

plot(t,qd(:,3));

title('转动关节3');

xlabel('时间/s');

ylabel('rad/s');

subplot(6,1,4);

plot(t,qd(:,4));

title('转动关节4');

xlabel('时间/s');

ylabel('rad/s' );.

精品 subplot(6,1,5);

plot(t,qd(:,5));

title('转动关节5');

xlabel('时间/s');

ylabel('rad/s');

subplot(6,1,6);

plot(t,qd(:,6));

title('转动关节6');

xlabel('时间/s');

ylabel('rad/s');

5）机器人各关节转动角加速度仿真程序：（Rob5.m）

t=[0:0.01:10];%产生时间向量

qA=[0 0 0 0 0 0]

qAB =[1.5709 -0.8902 -0.0481 -0.5178 1.0645 -1.0201];

[q,qd,qdd]=jtraj(qA,qAB,t);

figure('name','up6机器人机械手各关节加速度曲线');

subplot(6,1,1);

plot(t,qdd(:,1));

title('关节1');

xlabel('时间 (s)');

ylabel('加速度 (rad/s^2)');

subplot(6,1,2);

plot(t,qdd(:,2));

title('关节2');

xlabel('时间 (s)');

ylabel('加速度 (rad/s^2)');

subplot(6,1,3);

plot(t,qdd(:,3));

title('关节3');.

精品 xlabel('时间 (s)');

ylabel('加速度 (rad/s^2)')

subplot(6,1,4);

plot(t,qdd(:,4));

title('关节4');

xlabel('时间 (s)');

ylabel('加速度 (rad/s^2)')

subplot(6,1,5);

plot(t,qdd(:,5));

title('关节5');

xlabel('时间 (s)');

ylabel('加速度 (rad/s^2)')

subplot(6,1,6);

plot(t,qdd(:,6));

title('关节6');

xlabel('时间 (s)');

ylabel('加速度 (rad/s^2)')

如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！

合集下载

机器人逆解MATLAB程序代码

机器人逆解MATLAB程序代码

function nijiede

a2=431.8;

a3=20.32;

d2=149.09;

d4=433.07;

nx=0;ny=0;nz=1;

ax=0;ay=1;az=0;

px=-149.09;py=864.87;pz=20.32;

t1=[(atan2(py,px)-atan2(d2,sqrt(px^2+py^2-d2^2))),(atan2(py,px)-atan2(d2,-sqrt(px^2+py^2-d2^2)))];

k=(px^2+py^2+pz^2-a2^2-a3^2-d2^2-d4^2)/(2*a2);

k1=atan2(a3,d4);

t3=[(k1-atan2(k,sqrt(a3^2+d4^2-k^2))),(k1-atan2(k,-sqrt(a3^2+d4^2-k^2)))];

for i=1:2;

for j=1:2;

t2=atan2(-(a3+a2*cos(t3(j)))*pz+(cos(t1(i))*px+sin(t1(i))*py)*(a2*sin(t3(j))-d4),...

(-d4+a2*sin(t3(j)))*pz+(cos(t1(i))*px+sin(t1(i))*py)*(a2*cos(t3(j))+a3))-t3(j);

for n=1:2;

t4=atan2((-1)^(n+1)*(-ax*sin(t1(i))+ay*cos(t1(i))),(-1)^(n+1)*(-ax*cos(t1(i))*cos(t2+t3(j))-ay*sin(t1(i))*cos(t2+t3(j))+az*sin(t2+t3(j))));

s5=-ax*(cos(t1(i))*cos(t2+t3(j))*cos(t4)+sin(t1(i))*sin(t4))...

-ay*(sin(t1(i))*cos(t2+t3(j))*cos(t4)-cos(t1(i))*sin(t4))...

基于MATLAB的机器人运动学建模及仿真分析

基于MATLAB的机器人运动学建模及仿真分析

＿设计与分析◆ｓｈ　ｅｊｉ　Ｙｕ　Ｆｅｎｘｉ　

基于ＭＡＴＬＡＢ的机器人运动学建模及仿真分析　

于楚泓　

（电子科技大学中山学院，广东中山５２８４００）　

摘要：机器人的研究离不开运动学建模，这是研究机器人最根本的方法。现￣ＰＵＭＡ５６０机器人为例，借助Ｄｅｎａｖｉｔ－Ｈａｒｔｅｎｂｅｒｇ方法　

建立机器人的运动学模型，并利用ＭＡＴＬＡＢ对其数学模型进行可视化运动仿真以及轨迹规划。该仿真结果可以用于检验机器人的机构　

设计，甚至模拟对于机器人的控制。　关键词：机器人；运动学；仿真；Ｄ—Ｈ方法　

０引言　

随着人类需求的多元化，机器人需要完成的动作也越来越　

复杂。从简单的平面运动到工厂的搬运动作，再到生活中连贯　

地倒水、开门等，机器人正逐步突破自身的极限。回归这一切　

动作的本质，机器人的动作全靠关节的变化来完成，动作越复　

杂，机器人所需要的关节数量越多，其运动学关系也越复杂Ⅲ。　

平面三自由度的机器人的运动学模型已经难以手算，随　

着自由度的增加，其复杂程度呈指数级上升，必须借助计算机　

的强大运算能力才能在短时间内计算和记录机器人的数学模　

型。本文以六自由度垂直型关节机器人ＰＵＭＡ５６０为例，在　

ＭＡＴＬＡＢ环境下，利用Ｄ—Ｈ方法根据其机构特征为其建立数　

学模型，并且找到机器人的运动关系，进行简单的轨迹规划及　

工作空间的绘制　］。　

１　机器人的运动学模型　

对于机器人的运动控制来说，最终的控制目标就是使其夹　

爪在空间中的位置和姿态（以下简称位姿）符合任务的要求，　

而机器人每一个关节的位置角度发生变化，都会影响到夹爪的　

位姿，并且这一系列关节的变化量对于位姿的影响是耦合的。　

为清晰地表达机器人的关节变化量与夹爪的位姿之间的运动　

关系，本文采用修改过的Ｄ－Ｈ法建立机器人的运动学模型。　

如图１所示的ＰＵＭＡ５６０机器人有六个关节角度，用向量　

＠＝［０。…鲫　来表示，关节与关节之间连接着不可变形的连　杆，每个连杆上都有对应的一个坐标系，如机器人的基座对应　

MATLAB仿真

MATLAB仿真

P=[1 0.01 1 0;0 0.085 1 0.17;1 0.01 1 0;0 0.051 1 0.015; 1 0.0067 70 0;1 0.015 0.21 0;0 1 150 0;1

0.01 0.1 0;1 0.01 0.0044 0];

WIJ=[1 0 1;2 1 1;2 9 -1;3 2 1;4 3 1;4 8 -1;5 4 1;6 5 1;6 7 -0.212;7 6 1;8 6 1;9 7 1];

n=9;

Y0=1;

Yt0=[0 0 0 0 0 0 0 0 0];

h=0.001;

T=0;

T0=0;

Tf=5;

Nout=7;

A=P(:,1);

B=P(:,2);

C=P(:,3);

D=P(:,4);

m=length(WIJ(:,1));

W0=zeros(n,1);

W=zeros(n,n);

for k=1:m

if (WIJ(k,2)==0);W0(WIJ(k,1))=WIJ(k,3);

else W(WIJ(k,1),WIJ(k,2))=WIJ(k,3);

end;

end;

for i=1:n

if(A(i)==0);

FI(i)=1;

FIM(i)=h*C(i)/B(i);

FIJ(i)=h*h*C(i)/B(i)/2;

FIC(i)=1;FID(i)=0;

if(D(i)~=0);

FID(i)=D(i)/B(i);

else

end;

else

FI(i)=exp(-h*A(i)/B(i));

FIM(i)=(1-FI(i))*C(i)/A(i);

三轮全向机器人原理及matlab仿真

三轮全向机器人原理及matlab仿真

. -

. 可修编. 计算机辅助设计报告

三轮全向移动机器人

运动控制仿真

202103009004 余广

202103009019

202103009031 斌

人员分工：

余广：总体负责，系统理解及控制器设计，PPT制作，后期报告审查及修改

斌：PPT制作，报告撰写

：资料收集，辅助其余两人完成任务

. -

. 可修编.

目录

一、实验目的3

二、实验原理3

2.1控制对象——三轮全向机器人3

2.2 控制系统构造4

三、实验容5

3.1电机模型5

3.1.1物理建模5

3.1.2 Simulink模块搭建7

3.1.3无刷直流电机仿真模型的验证10

3.2运动学模型12

3.2.1物理建模12

3.2.2 Simulink模块搭建13

3.3 路径规划14

3.4. 传感器设计15

3.5.控制器设计16

3.5.1 电机控制器设计16

3.5.2 运动控制器设计18

3.6 观测器22

四、结果验收23

4.1 x轴方向的误差24

4.2 y轴方向的误差24

4.3 前进方向偏角25

4.4 速度误差25

五、致26

六、附录〔路径规划函数〕26

. -

. 可修编.

一、 实验目的

（一） 建立三轮全向机器人系统的数学模型，然后基于simulink建立该系统的仿