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1、精选word文档 下载可编辑精品文档精品文档ii欢迎下载工业机器人Matlab仿真实验报告指导老师：姓名：班级：学号：2013年10月28日精品文档精品文档 #欢迎下载实验内容(一)利用三次多项式规划出关节角运动轨迹，并在Matlab环境下绘制出轨迹 曲线。题目：假设有一旋转关节的单自由度操作臂处于静止状态时，初始角位置 e 0=15,要求经过3s平滑运动以后该关节停止在终止角e f=75的地方，试规划出满足以上要求的关节轨迹。并在Matlab环境下绘制轨迹曲线。(a)e 0=15,ef=75, tf=3;(b)e 0=15,ef=45, tf=4;(c)e 0=30,ef=75, tf=3;
2、(d)e o=3O,ef=45, t f=5;(e)e 0=30,ef=60, tf=3;熟悉机器人工具箱Robotics Toolbox，阅读robot.pdf文档，应用工具箱 中transl、rotx、roty和rotz函数得到平移变换和旋转变换的齐次变换 矩阵，而复合变换可以由若干个简单变换直接相乘得到。并与课堂上学习 的平移矩阵和旋转矩阵作对比，观察一致性。解：transl平移变换举例：机器人在x轴方向平移了 0.5米，那么我们可 以用下面的方法来求取平移变换后的齐次矩阵：程序如下：tran sl(0.5,0,0)结果如下：ans=1.000000 0.50000 1.00000 00
3、0 1.0000 000 0 1.0000Rotx旋转变换举例：机器人绕x轴旋转45度，那么可以用rotx来求取旋转后 的齐次矩阵：程序如下：rotx(pi 4)结果如下：ans=1.0000 0 000.7071-0.707100.70710.7071Roty旋转变换举例：机器人绕y轴旋转90度，那么可以用roty来求取旋转后的齐次矩阵：程序如下：roty(pi 2)结果如下：ans=0.000001.0000001.000000-1.000000.000000001.0000Rotz旋转变换举例如下：机器人绕z轴旋转-90度，那么可以用rotz来求取旋转后的齐次矩阵：程序如下：rotz(-
4、pi 2)结果如下：ans=0.00001.0000 00-1.00000.0000 0000 1.0000000 01.0000结论：多次调用函数再组合，和我们学习的平移矩阵和旋转矩阵做个对比，结 果是一致的。在机器人工具箱 Robotics Toolbox 中，应用Link函数、robot函数构建机器人对象。(详细了解link, robot函数的调用格式)答：link程序如下：L1=lin k(0 0 0 0 0);L2=lin k(-pi 2 0 0 0 1); %移动关节L3=lin k(0 0 0 0 1); %移动关节L4=lin k(pi 2 0 0 0.4318 0);L5=l
5、in k(-pi 2 0 0 0 0);L6=lin k(0 0 0 0 0);Robot程序如下：r=robot(L1 L2 L3 L4 L5 L6); %构建机器人r.n ame=robot001;%命名qA=0 0 0 0 0 0;TB=-0.6533 0.2706 -0.7071 -0.63180.4571 -0.6036 -0.6533 0-0.6036 -0.75 0.2706 0.150 0 0 1;qAB=ikine(r, TB); % 对TB进行运动学逆问题求解%它说明机械手由A到B,关节1需要正向转动1.5708rad，%关节2和3需要向前移动0.15和0.2m，%最后三个
6、关节需要各自转动 0.3927,0.7854,0.3927rad精品文档精品文档X X #欢迎下载TC=0.3361 -0.2075 -0.9187 -0.48210.8669 -0.3131 0.3879 0.4821-0.3681 -0.9268 0.0747 0.180 0 0 1;Ikine程序如下：qBC=ikine(r, TC) - ikine(r, TB); %由 B 至U C t=0:0.025:2;q=jtraj(qA, qAB, t);Plot程序如下：plot(r, q);%绘图Robot函数举例：0.40.4精品文档精品文档 #欢迎下载实验内容(二)：函数实(1)应用R
7、obotics Toolbox 工具箱提供的ct、jt和trinterp函数实现笛卡尔规划、关节空间规划和变换插值。答：ct举例程序如下：TO=tran sl(1 1 1);T1=tran sl(-3 5 2);TC1=ct(T0, T1, 101);t1=0:0.01:1;figure, plot(t1, tran sl(TC1);t2=0:0.05:20;r=jtraj(0, 1,；TC2=ct(T0, T1, r);figure, plot(t2, tran sl(TC2);轨迹如下:00.10.20.30.40.50.60.70.80.91% jt轨迹规划测试 puma560;50ms
8、t=0:0.05:2;% 在2秒内完成某个动作，采样间隔是50msq, qd, qdd=jt(qz, qr, t);figure, plot (t, q)figure, plot3 (t, q(:,2), q(:,3)figure, plot (t, qd)figure, plot (t, qdd)结果如下:2.521.510.50-0.5-1-1.5-2-2 5 :jc11c1r00.20.40.60.811.21.41.61.821.50.5-0.5-1-1.50.20.40.60.81.21.41.61.8-0.5-1-1.5-21.51.50.50.5% tri nterp进行轨迹差值
9、TO=tran sl(1 1 1);T1=tran sl(-3 5 2);trin terp(TO, T1, 0)trin terp(TO, T1, 0.3)trin terp(TO, T1, 0.5)trin terp(TO, T1, 0.8)trin terp(T0, T1, 1)结果：由于电脑问题，图片无法显示。(2)利用Robotics Toolbox 工具箱提供的fkine函数实现机器人运动学正问 题的求解。% fkine函数实现机器人运动学正问题的求解 puma560t=0:0.056:2;q=jt(qz, qr, t);T=fkin e(p560, q); % T是 个三维的矩阵
10、，前两维是 4X4的矩阵代表坐标变化，第三维是时间结果如下：经过运行，我们得到的是一系列从关节到手部末端执行器的空间T矩阵，其第一个和最后一个如下：T(:,:,1)=1.000000 0.45210 1.00000 -0.1500001.00000.4318000 1.0000T(:,:,36)=1.0000000.020301.00000 -0.1500001.00000.8636000 1.0000实验内容(三)利用Robotics Toolbox工具箱提供的ikine函数实现机器人运动学逆问题的求 解。qA=0 0 0 0 0 0;TB=-0.6533 0.2706 -0.7071 -0
11、.63180.4571 -0.6036 -0.6533 0-0.6036 -0.75 0.2706 0.150 0 0 1;qAB=ikine(r, TB); %对TB进行运动学逆问题求解%它说明机械手由A到B,关节1需要正向转动1.5708rad，%关节2和3需要向前移动0.15和0.2m，%最后三个关节需要各自转动 0.3927,0.7854,0.3927radTC=0.3361 -0.2075 -0.9187 -0.48210.8669 -0.3131 0.3879 0.4821-0.3681 -0.9268 0.0747 0.180 0 0 1;Ikine程序如下：qBC=ikine(r, TC) - ikine(r, TB); %由 B 至U C(1)利用Robotics Toolbox 工具箱提供的inertia函数计算机械臂关节空间的惯性矩阵。(2)在机器人轨迹规划之后，利用 Robotics
