MATLAB Robotics Toolbox 机械臂建模实战（1）——常用函数语法规则_transl matlab

常用函数语法

Link——定义机器人关节

%           theta   d   a   alpha  sigma
L(1) = Link([ 0     0   10     0     0 ]);
L(2) = Link([ 0     0   20     0     0 ]);
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• 前四个为机械臂的DH参数，sigma为0时表示转动关节，非0时表示移动关节
• Link中还可设置其他多个参数，详情参阅附件。

jtraj——计算关节空间的轨迹

[Q,QD,QDD] = jtraj(Q0, QF, M, QD0, QDF)
[Q,QD,QDD] = jtraj(Q0, QF, T, QD0, QDF)
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语法规则

• Q（M×N）是每个关节按照步长M或时间向量T从Q0变换到QF的位置Q、时间QD、和加速度QDD的值，一行表示每一步或每一个时间点，一列表示每一个关节。
• 五次(5次)多项式用于速度和加速度的默认零边界条件。
• QD0和QDF表示每个关节的初始速度与末端速度，可省略。

举例
例：两个关节，分别从0转动到90°和从45°转动到180°

init = [0 pi/4];
targ = [pi/2 pi];
step = 200;
[q,qd,qdd]=jtraj(init,targ,step);
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注：jtraj的计算与机械臂结构无关，仅计算一个关节的转动角度。所以可以看到输入函数中没有与机械臂定义的量（如L（1））

fkine——输出机器人末端的齐次变换矩阵

ETS.fkine(Q, OPTIONS)
ETS.fkine(Q, N, OPTIONS)
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语法规则

• ETS——初等变换序列类
• 计算在某一角度Q（1×N）下机器人末端相对于首端的齐次变换矩阵
• OPTIONS，默认弧度制，需要角度制时，使用’deg’
• N，只处理转换序列的前N个元素

举例

%           theta   d   a   alpha  sigma
L(1) = Link([ 0     0   10     0     0 ]);
L(2) = Link([ 0     0   20     0     0 ]);
% 正运动学解算，得到机器人末端的齐次变换矩阵
T0=robot.fkine(init);
Tf=robot.fkine(targ);
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ctraj——计算在每一步（step）变换时的末端相对于首端的齐次变换矩阵

TC=ctraj(T0,T1,N)
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语法规则

• 从T0到T1，一共经历N步（step），计算每一步的齐次变换矩阵

举例

%           theta   d   a   alpha  sigma
L(1) = Link([ 0     0   10     0     0 ]);
L(2) = Link([ 0     0   20     0     0 ]);
% 正运动学解算，得到机器人末端的齐次变换矩阵
T0=robot.fkine(init);
TF=robot.fkine(targ);

TC=ctraj(T0,TF,step);
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transl——将齐次变换矩阵转换为坐标值

T = transl(P)
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语法规则

• P是ctraj变换得到的每一步末端的齐次变换矩阵，通过transl函数，T为每一步（step）变换时末端的xyz坐标值（在首端坐标系中的坐标值）。

举例

%           theta   d   a   alpha  sigma
L(1) = Link([ 0     0   10     0     0 ]);
L(2) = Link([ 0     0   20     0     0 ]);
% 正运动学解算，得到机器人末端的齐次变换矩阵
T0=robot.fkine(init);
TF=robot.fkine(targ);
% 得到机器人在变换过程中每一步（step）的齐次变换矩阵
step = 200；
TC=ctraj(T0,TF,step);
Tjtraj=transl(TC);
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isrevolute——测试关节是否可以转动

b=isrevolute(L(1));
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如果该关节可以转动，那么b=1

ikine——运动学逆解求导

q=ETS.ikine(TC,'q0',q0,'mask',m)
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注：
1. ikine函数我没找到确切的语法规则，所以我写的不一定对
2. ikine貌似无法计算2自由度的机械臂，我试了很多方法都会报错。

语法规则

• q是在变换过程中每一步关节的θ或d的值
• TC表示每一步变换过程中的齐次变换矩阵
• q0表示初始值
• mask表示掩膜，由于ikine默认计算6自由度以上的机械臂，所以计算6自由度一下的机械臂的时候，有几个自由度，使用几个1.

举例

%           theta   d   a   alpha  sigma
L(1) = Link([ 0     0   10     0     0 ]);
L(2) = Link([ 0     0   20     0     0 ]);
% 正运动学解算，得到机器人末端的齐次变换矩阵
T0=robot.fkine(init);
TF=robot.fkine(targ);
% 得到机器人在变换过程中每一步（step）的齐次变换矩阵
step = 200；
TC=ctraj(T0,TF,step);
% 逆运动学计算
qq=robot.ikine(TC,'mask',[1 1 1 0 0 0]);
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plot——显示机器人运动的动画

ETS.plot(Q,options)
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语法规则

• Q（1×N）为机器人的关节角（静态）
• 或Q（M×N）为机器人在M点轨迹移动时进行动画制作（动态），一行表示一个时间点，一列表示一个关节的关节角
• Options——名称-值对组参数（主要几个参数，详情参见附件P105）

举例

robot.plot(q,'workspace',[-40 40 -40 40 -40 40],'delay',0.001,'fps',120,'trail','b','view',[30,50]);
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附件：https://download.csdn.net/download/EstrangedZ/35093250
链接: 附件：MATLAB robotics toolbox 官方指导书.

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1. 如果使用了loop，那么前一个循环末尾的位置和下一个循环初始位置之间会有一条连线 ↩︎

2. az-方位角，表示为与负y轴形成的角度，单位deg，增加此角度时从上方看x-y平面绕z轴逆时针旋转；
   el-仰角，视线与x-y平面之间的最小角度，单位deg， ↩︎