机械臂（3）–使用MATLAB建立机械臂模型_matlab机械臂常曲率模型

最近准备研究下机械臂的你运动分析，本文记录相关过程。

 

 
 

 

研究机械臂必不可少的就是建立模型进项测试分析，不可能直接用实物测试。本文将采用MATLAB进行建立模型，已经安装好机器人工具箱

 

1、首先要搞清楚Link类，类中包含了方法、属性，下面为官方函数说明，可自行翻译成中文

% A Link object holds all information related to a robot link such as  
  
 
% kinematics parameters, rigid-body inertial parameters, motor and  
  
 
% transmission parameters.  
  
 
% Methods::  
  
 
% A link transform matrix  
  
 
% RP joint type: ‘R’ or ‘P’  
  
 
% friction friction force  
  
 
% nofriction Link object with friction parameters set to zero  
  
 
% dyn display link dynamic parameters  
  
 
% islimit test if joint exceeds soft limit  
  
 
% isrevolute test if joint is revolute  
  
 
% isprismatic test if joint is prismatic  
  
 
% display print the link parameters in human readable form  
  
 
% char convert to string  
  
 
%  
  
 
% Properties (read/write)::  
  
 
%  
  
 
% theta kinematic: joint angle  
  
 
% d kinematic: link offset  
  
 
% a kinematic: link length  
  
 
% alpha kinematic: link twist  
  
 
% sigma kinematic: 0 if revolute, 1 if prismatic  
  
 
% mdh kinematic: 0 if standard D&H, else 1  
  
 
% offset kinematic: joint variable offset  
  
 
% qlim kinematic: joint variable limits [min max]  
  
 
%-  
  
 
% m dynamic: link mass  
  
 
% r dynamic: link COG wrt link coordinate frame 3×1  
  
 
% I dynamic: link inertia matrix, symmetric 3×3, about link COG.  
  
 
% B dynamic: link viscous friction (motor referred)  
  
 
% Tc dynamic: link Coulomb friction  
  
 
%-  
  
 
% G actuator: gear ratio  
  
 
% Jm actuator: motor inertia (motor referred)  
  
 
%  
  
 
% Examples::  
  
 
%  
  
 
% L = Link([0 1.2 0.3 pi/2]);  
  
 
% L = Link(‘revolute’, ‘d’, 1.2, ‘a’, 0.3, ‘alpha’, pi/2);  
  
 
% L = Revolute(‘d’, 1.2, ‘a’, 0.3, ‘alpha’, pi/2);  
  
 
%  
  
 
% Notes::  
  
 
% – This is a reference class object.  
  
 
% – Link objects can be used in vectors and arrays.  

其中我们D-H参数相关的属性有

% theta kinematic: joint angle    关节角度

 

% d kinematic: link offset    偏距

 

% a kinematic: link length    长度

 

% alpha kinematic: link twist    扭角

其D-H参数确定方法在上一篇博客中，请自行查看

 

2、SerialLink类。

% A concrete class that represents a serial-link arm-type robot. The  
  
 
% mechanism is described using Denavit-Hartenberg parameters, one set  
  
 
% per joint.  
  
 
%  
  
 
% Methods::  
  
 
%  
  
 
% plot display graphical representation of robot  
  
 
% plot3d display 3D graphical model of robot  
  
 
% teach drive the graphical robot  
  
 
% getpos get position of graphical robot  
  
 
%-  
  
 
% jtraj a joint space trajectory  
  
 
%-  
  
 
% edit display and edit kinematic and dynamic parameters  
  
 
%-  
  
 
% isspherical test if robot has spherical wrist  
  
 
% islimit test if robot at joint limit  
  
 
% isconfig test robot joint configuration  
  
 
%-  
  
 
% fkine forward kinematics  
  
 
% A link transforms  
  
 
% trchain forward kinematics as a chain of elementary transforms  
  
 
%-  
  
 
% ikine6s inverse kinematics for 6-axis spherical wrist revolute robot  
  
 
% ikine inverse kinematics using iterative numerical method  
  
 
% ikunc inverse kinematics using optimisation  
  
 
% ikcon inverse kinematics using optimisation with joint limits  
  
 
% ikine_sym analytic inverse kinematics obtained symbolically  
  
 
%-  
  
 
% jacob0 Jacobian matrix in world frame  
  
 
% jacobn Jacobian matrix in tool frame  
  
 
% jacob_dot Jacobian derivative  
  
 
% maniplty manipulability  
  
 
% vellipse display velocity ellipsoid  
  
 
% fellipse display force ellipsoid  
  
 
% qmincon null space motion to centre joints between limits  
  
 
%-  
  
 
% accel joint acceleration  
  
 
% coriolis Coriolis joint force  
  
 
% dyn show dynamic properties of links  
  
 
% friction friction force  
  
 
% gravload gravity joint force  
  
 
% inertia joint inertia matrix  
  
 
% cinertia Cartesian inertia matrix  
  
 
% nofriction set friction parameters to zero  
  
 
% rne inverse dynamics  
  
 
% fdyn forward dynamics  
  
 
%-  
  
 
% payload add a payload in end-effector frame  
  
 
% perturb randomly perturb link dynamic parameters  
  
 
% gravjac gravity load and Jacobian  
  
 
% paycap payload capacity  
  
 
% pay payload effect  
  
 
%-  
  
 
% sym a symbolic version of the object  
  
 
% gencoords symbolic generalized coordinates  
  
 
% genforces symbolic generalized forces  
  
 
% issym test if object is symbolic  
  
 
%  
  
 
% Properties (read/write)::  
  
 
%  
  
 
% links vector of Link objects (1xN)  
  
 
% gravity direction of gravity [gx gy gz]  
  
 
% base pose of robot’s base (4×4 homog xform)  
  
 
% tool robot’s tool transform, T6 to tool tip (4×4 homog xform)  
  
 
% qlim joint limits, [qmin qmax] (Nx2)  
  
 
% offset kinematic joint coordinate offsets (Nx1)  
  
 
% name name of robot, used for graphical display  
  
 
% manuf annotation, manufacturer’s name  
  
 
% comment annotation, general comment  
  
 
% plotopt options for plot() method (cell array)  
  
 
% fast use MEX version of RNE. Can only be set true if the mex  
  
 
% file exists. Default is true.  
  
 
%  
  
 
% Properties (read only)::  
  
 
%  
  
 
% n number of joints  
  
 
% config joint configuration string, eg. ‘RRRRRR’  
  
 
% mdh kinematic convention boolean (0=DH, 1=MDH)  
  
 
% theta kinematic: joint angles (1xN)  
  
 
% d kinematic: link offsets (1xN)  
  
 
% a kinematic: link lengths (1xN)  
  
 
% alpha kinematic: link twists (1xN)  
  
 
%  
  
 
% Overloaded operators::  
  
 
% R1*R2 concatenate two SerialLink manipulators R1 and R2  
  
 
%  
  
 
% Note::  
  
 
% – SerialLink is a reference object.  
  
 
% – SerialLink objects can be used in vectors and arrays  

3、两个类了解后便可建立我哦们的模型，首先列出自己所用机器人的D-H参数表

4、根据D-H表列出

 

L1 = Link(‘d’, 0, ‘a’, 3, ‘alpha’, -pi/2);  
  
 
L2 = Link(‘d’, 0, ‘a’, 6.4, ‘alpha’,0);  
  
 
L3 = Link(‘d’, 0, ‘a’, 5.5, ‘alpha’, 0);  
  
 
L4 = Link(‘d’, 2.5, ‘a’, 5.5, ‘alpha’, 0);  
  
 
armbot=SerialLink([L1,L2,L3,L4]); %SerialLink 机器人  
  
 
armbot.name = ‘ArmBot’;  
  
 
armbot.comment = ‘shaynerain’;  
  
 
armbot.display(); %打印  
  
 
theta = [0,0,0,0];  
  
 
armbot.plot(theta); %显示