關于matlab對roboticstoolbox部分使用函數的解說

1、關于matlab對roboticstoolbox部分使用函數的解說1.PUMA560的MATLA的真要建立PUMA560的機器人對象，首先我們要了解PUMA560勺D-H參數，之后我們可以利用RoboticsToolbox工具箱中的link和robot函數來建立PUMA560勺機器人對象。其中l(wèi)ink函數的調用格式：L=LINK(alphaAthetaD)L=LINK(alphaAthetaDsigma)L=LINK(alphaAthetaDsigmaoffset)L=LINK(alphaAthetaD,CONVENTION)L=LINK(alphaAthetaDsigma,CONVENTIO

2、N)L=LINK（alphaAthetaDsigmaoffset,CONVENTION）參數CONVENTION!以取'standard'和'modified',其中'standard'代表采用標準的D-H參數，'modified'代表采用改進的D-H參數。參數'alpha'代表扭轉角，參數'A'代表桿件長度，參數theta'代表關節(jié)角，參數'D'代表橫距，參數sigma'代表關節(jié)類型：0代表旋轉關節(jié)，非0代表移動關節(jié)。另外LINK還有一些數據域：LINK.alpha

3、%返回扭轉角LINK.A%返回桿件長度LINK.theta%返回關節(jié)角LINK.D%返回橫距LINK.sigma%返回關節(jié)類型LINK.RP%返回'R（旋轉）或'P'（移動）LINK.mdh%若為標準D-H參數返回0,否則返回1LINK.offset%返回關節(jié)變量偏移LINK.qlim%返回關節(jié)變量的上下限minmaxLINK.islimit(q)%如果關節(jié)變量超限，返回-1,0,+1LINK.I返回一個3X3對稱慣性矩陣LINK.m返回關節(jié)質量LINK.r返回3X1的關節(jié)齒輪向量LINK.G返回齒輪的傳動比LINK.Jm返回電機慣性LINK.B返回粘性摩擦LINK.T

4、c返回庫侖摩擦LINK.dhreturnlegacyDHrowLINK.dynreturnlegacyDYNrow其中robot函數的調用格式:ROBOT%創(chuàng)建一個空的機器人對象ROBOT(robot)%創(chuàng)建robot的一個副本ROBOT(robot,LINK)%用LINK來創(chuàng)建新機器人對象來代替ROBOT(LINK,.)%用LINK來創(chuàng)建一個機器人對象ROBOT(DH,.)%用D-H矩陣來創(chuàng)建一個機器人對象ROBOT(DYN,.)%用DYN巨陣來創(chuàng)建一個機器人對象robot2.變換矩陣禾I用MATLABRoboticsToolbox工具箱中的transl、rotx、roty和rotz可以實現

5、用齊次變換矩陣表示平移變換和旋轉變換。下面舉例來說明:A機器人在x軸方向平移了0.5米，那么我們可以用下面的方法來求取平移變換后的齊次矩陣：>>transl(0.5,0,0)ans=1.0000000.500001.000000001.000000001.0000B機器人繞x軸旋轉45度，那么可以用rotx來求取旋轉后的齊次矩陣:>>rotx(pi/4)ans=1.000000000.7071-0.7071000.70710.707100001.0000C機器人繞y軸旋轉90度，那么可以用roty來求取旋轉后的齊次矩陣:>>roty(pi/2)ans=0.0

6、00001.0000001.000000-1.000000.000000001.0000D機器人繞z軸旋轉-90度，那么可以用rotz來求取旋轉后的齊次矩陣:>>rotz(-pi/2)ans=0.00001.0000-1.00000.000000001.000000001.0000當然，如果有多次旋轉和平移變換，我們只需要多次調用函數在組合就可以了。另外，可以和我們學習的平移矩陣和旋轉矩陣做個對比，相信是一致的。3軌跡規(guī)劃利用RoboticsToolbox提供的ctraj、jtraj和trinterp函數可以實現笛卡爾規(guī)劃、關節(jié)空間規(guī)劃和變換插值。其中ctraj函數的調用格式：TC

7、=CTRAJ(T0,T1,N)TC=CTRAJ(T0,T1,R)參數TC為從T0到T1的笛卡爾規(guī)劃軌跡，N為點的數量，R為給定路徑距離向量，R的每個值必須在0到1之間。其中jtraj函數的調用格式：QQDQDD=JTRAJ(Q0,Q1,N)QQDQDD=JTRAJ(Q0,Q1,N,QD0,QD1)QQDQDD=JTRAJ(Q0,Q1,T)QQDQDD=JTRAJ(Q0,Q1,T,QD0,QD1)參數Q為從狀態(tài)Q0到Q1的關節(jié)空間規(guī)劃軌跡，N為規(guī)劃的點數，T為給定的時間向量的長度，速度非零邊界可以用QD0和QD1來指定。QMQDM返回的規(guī)劃軌跡的速度和加速度。其中trinterp函數的調用格式：

8、TR=TRINTERP(T0,T1,R)參數TR為在T0和T1之間的坐標變化插值，R需在0和1之間。要實現軌跡規(guī)劃，首先我們要創(chuàng)建一個時間向量，假設在兩秒內完成某個動作，采樣間隔是56ms,那么可以用如下的命令來實現多項式軌跡規(guī)劃：t=0:0.056:2;q,qd,qdd=jtraj(qz,qr,t);其中t為時間向量，qz為機器人的初始位姿，qr為機器人的最終位姿，q為經過的路徑點，qd為運動的速度，qdd為運動的加速度。其中q、qd、qdd都是六列的矩陣，每列代表每個關節(jié)的位置、速度和加速度。如q(:,3)代表關節(jié)3的位置，qd(:,3)代表關節(jié)3的速度，qdd(:,3)代表關節(jié)3的加速度

9、。4運動學的正問題利用RoboticsToolbox中的fkine函數可以實現機器人運動學正問題的求解。其中fkine函數的調用格式：TR=FKINE(ROBOT,Q)參數ROBO為一個機器人對象，TR為由Q定義的每個前向運動學的正解。以PUMA56時例，定義關節(jié)坐標系的零點qz=000000,那么fkine(p560,qz)將返回最后一個關節(jié)的平移的齊次變換矩陣。如果有了關節(jié)的軌跡規(guī)劃之后，我們也可以用fkine來進行運動學的正解。比如：t=0:0.056:2;q=jtraj(qz,qr,t);T=fkine(p560,q);返回的矩陣T是一個三維的矩陣，前兩維是4X4的矩陣代表坐標變化，第

10、三維是時間。5運動學的逆問題利用RoboticsToolbox中的ikine函數可以實現機器人運動學逆問題的求解。其中ikine函數的調用格式：Q=IKINE(ROBOT,T)Q=IKINE(ROBOT,T,Q)Q=IKINE(ROBOT,T,Q,M)參數ROBO為一個機器人對象，Q為初始猜測點(默認為0),T為要反解的變換矩陣。當反解的機器人對象的自由度少于6時，要用M進行忽略某個關節(jié)自由度。有了關節(jié)的軌跡規(guī)劃之后，我們也可以用ikine函數來進行運動學逆問題的求解。比如：t=0:0.056:2;T1=transl(0.6,-0.5,0);T2=transl(0.4,0.5,0.2);T=ctraj(T1,T2,length(t);q=ikine(p560,T);我們也可以嘗試先進行正解，再進行逆解，看看能否還原。Q=0pi/4pi/40pi/80;T=fkine(p560,q);qi=ikine(p560,T);6動畫演示有了機器人的軌跡規(guī)劃之后，我們就可以利用RoboticsToolbox中的plot函數來實現對規(guī)劃路徑的仿真。puma560;T=0:0.056:2;q=jtraj(qz,qr,T);plot(p560,q);當然，我們也可以來調節(jié)PUMA56時六個旋轉角，來實現動畫演示。drivebo