matlab工具箱的安裝方法ROBOT工具箱精解

1、robotic toolbox for matlab 工具箱下載地址： http:1. PUMA560的 MATLAB®要建立PUMA560的機(jī)器人對(duì)象，首先我們要了解 PUMA560的D-H參數(shù), 之后我們可以利用 Robotics Toolbox工具箱中的link和robot函數(shù)來建立 PUMA560的機(jī)器人對(duì)象。其中l(wèi)ink函數(shù)的調(diào)用格式：L = LINK(alpha A theta D)L =LINK(alpha A theta D sigma)L =LINK(alpha A theta D sigma offset)L =LINK(alpha A theta D, CONV

2、ENTION)L =LINK(alpha A theta D sigma, CONVENTION)L =LINK(alpha A theta D sigma offset, CONVENTION)參數(shù) CONVENTION 可以取standard 和'modified',其中'standard 代表 采用標(biāo)準(zhǔn)的D-H參數(shù)，'modified'代表采用改進(jìn)的D-H參數(shù)。參數(shù)'alpha' 代表扭轉(zhuǎn)角，參數(shù)'A'代表?xiàng)U件長度，參數(shù)'theta'代表關(guān)節(jié)角，參數(shù)'D' 代表橫距，參數(shù)sigma&#

3、39;代表關(guān)節(jié)類型：0代表旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，非0代表移動(dòng)關(guān)節(jié)。 另外LINK還有一些數(shù)據(jù)域：LINK.alpha%返回扭轉(zhuǎn)角LINK.A%返回桿件長度LINK.theta %返回關(guān)節(jié)角LINK.D%返回橫距LINK.sigma%返回關(guān)節(jié)類型LINK.RP%返回'R'(旋轉(zhuǎn))或'P'(移動(dòng))LINK.mdh%若為標(biāo)準(zhǔn)D-H參數(shù)返回0,否則返回1LINK.offset%返回關(guān)節(jié)變量偏移LINK.qlim%返回關(guān)節(jié)變量的上下限 min maxLINK.islimit(q) %如果關(guān)節(jié)變量超限，返回-1,0, +1LINK.m%返回關(guān)節(jié)質(zhì)量LINK.r%返回3X1的關(guān)節(jié)起T輪向

4、量LINK.G%返回齒輪的傳動(dòng)比LINK.Jm%返回電機(jī)慣性LINK.B%返回粘性摩擦LINK.Tc%返回庫侖摩擦LINK.dhreturn legacy DH rowLINK.dynreturn legacy DYN row其中 robot 函數(shù)的調(diào)用格式：ROBOT%創(chuàng)建一個(gè)空的機(jī)器人對(duì)象ROBOT(robot)%創(chuàng)建robot 的一個(gè)副本1.0000000ROBOT(robot, LINK)%用 LINK 來創(chuàng)建新機(jī)器人對(duì)象來代替robotROBOT(LINK, .)%用 LINK 來創(chuàng)建一個(gè)機(jī)器人對(duì)象%用 D-H 矩陣來創(chuàng)建一個(gè)機(jī)器人對(duì)象%用 DYN 矩陣來創(chuàng)建一個(gè)機(jī)器人對(duì)象ROBOT

5、(DH, .)ROBOT(DYN, .)2變換矩陣?yán)?MATLAB 中 Robotics Toolbox 工具箱中的 transl、rotx、roty 和 rotz 可以實(shí) 現(xiàn)用齊次變換矩陣表示平移變換和旋轉(zhuǎn)變換。下面舉例來說明：A 機(jī)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(jī)器人繞x 軸旋轉(zhuǎn) 45 度，那么可以用rotx 來求取旋轉(zhuǎn)后的齊次矩陣：>> rotx(pi/4)ans =C 機(jī)器人

6、繞y 軸旋轉(zhuǎn) 90 度，那么可以用0.00000-1.0000001.0000001.000000.000000001.000000.7071-0.7071000.70710.707100001.0000roty 來求取旋轉(zhuǎn)后的齊次矩陣：>> roty(pi/2) ans =D 機(jī)器人繞z 軸旋轉(zhuǎn) -90 度，那么可以用rotz 來求取旋轉(zhuǎn)后的齊次矩陣：>> rotz(-pi/2)ans =0.00001.000000-1.00000.000000001.000000001.0000當(dāng)然，如果有多次旋轉(zhuǎn)和平移變換，我們只需要多次調(diào)用函數(shù)在組合就可以了。另外，可以和我們學(xué)

7、習(xí)的平移矩陣和旋轉(zhuǎn)矩陣做個(gè)對(duì)比，相信是一致的。3 軌跡規(guī)劃利用Robotics Toolbox提供的ctraj、jtraj和trinterp函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)笛卡爾規(guī)劃、 關(guān) 節(jié)空間規(guī)劃和變換插值。其中 ctraj 函數(shù)的調(diào)用格式：TC = CTRAJ(T0, T1, N)TC = CTRAJ(T0, T1, R)參數(shù) TC 為從 T0 到 T1 的笛卡爾規(guī)劃軌跡，N 為點(diǎn)的數(shù)量，R 為給定路徑距離向量，R 的每個(gè)值必須在0 到 1 之間。其中 jtraj 函數(shù)的調(diào)用格式：Q QD QDD = JTRAJ(Q0, Q1, N)Q QD QDD = JTRAJ(Q0, Q1, N, QD0, QD1)

8、Q QD QDD = JTRAJ(Q0, Q1, T)Q QD QDD = JTRAJ(Q0, Q1, T, QD0, QD1)參數(shù) Q 為從狀態(tài)Q0 到 Q1 的關(guān)節(jié)空間規(guī)劃軌跡，N 為規(guī)劃的點(diǎn)數(shù)，T 為給定的時(shí)間向量的長度，速度非零邊界可以用QD0 和 QD1 來指定。 QD 和 QDD為返回的規(guī)劃軌跡的速度和加速度。其中 trinterp 函數(shù)的調(diào)用格式：TR = TRINTERP(T0, T1, R)參數(shù) TR 為在 T0 和 T1 之間的坐標(biāo)變化插值，R 需在 0 和 1 之間。要實(shí)現(xiàn)軌跡規(guī)劃，首先我們要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)時(shí)間向量，假設(shè)在兩秒內(nèi)完成某個(gè)動(dòng)作，采樣間隔是56ms,那么可以用如下的

9、命令來實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃：t=0:0.056:2;q,qd,qdd=jtraj(qz,qr,t);其中t為時(shí)間向量，qz為機(jī)器人的初始位姿，qr為機(jī)器人的最終位姿，q為經(jīng)過 的路徑點(diǎn)，qd為運(yùn)動(dòng)的速度，qdd為運(yùn)動(dòng)的加速度。其中q、qd、qdd者B是六歹 的矩陣，每列代表每個(gè)關(guān)節(jié)的位置、速度和加速度。如q(:,3)代表關(guān)節(jié)3的位置， qd(:,3)代表關(guān)節(jié)3的速度，qdd(:,3)代表關(guān)節(jié)3的加速度。4 運(yùn)動(dòng)學(xué)的正問題利用Robotics Toolbox中的fkine函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正問題的求解。其中 fkine 函數(shù)的調(diào)用格式：TR = FKINE(ROBOT, Q)參數(shù) ROBOT

10、 為一個(gè)機(jī)器人對(duì)象，TR 為由 Q 定義的每個(gè)前向運(yùn)動(dòng)學(xué)的正解。以 PUMA560 為例，定義關(guān)節(jié)坐標(biāo)系的零點(diǎn)qz=0 0 0 0 0 0，那么fkine(p560,qz)將返回最后一個(gè)關(guān)節(jié)的平移的齊次變換矩陣。如果有了關(guān)節(jié)的軌跡規(guī)劃之后，我們也可以用fkine 來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)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(gè)三維的矩陣，前兩維是 4X4的矩陣代表坐標(biāo)變化，第三維 是時(shí)間。利用Robotics Toolbox中的ikine函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問題的求解。其中 ikine 函數(shù)的調(diào)用格式：Q = IK

11、INE(ROBOT, T)Q = IKINE(ROBOT, T, Q)Q = IKINE(ROBOT, T, Q, M)參數(shù) ROBOT 為一個(gè)機(jī)器人對(duì)象，Q 為初始猜測點(diǎn)(默認(rèn)為0)，T 為要反解的變換矩陣。當(dāng)反解的機(jī)器人對(duì)象的自由度少于6 時(shí)，要用M 進(jìn)行忽略某個(gè)關(guān)節(jié)自由度。有了關(guān)節(jié)的軌跡規(guī)劃之后，我們也可以用ikine 函數(shù)來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)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(jìn)行正解，再進(jìn)行逆解

12、，看看能否還原。Q=0 -pi/4 -pi/4 0 pi/8 0; T=fkine(p560,q); qi=ikine(p560,T);6 動(dòng)畫演示有了機(jī)器人的軌跡規(guī)劃之后，我們就可以利用Robotics Toolbox中的plot函數(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)劃路徑的仿真。puma560;T=0:0.056:2; q=jtraj(qz,qr,T); plot(p560,q);當(dāng)然，我們也可以來調(diào)節(jié)PUMA560 的六個(gè)旋轉(zhuǎn)角，來實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫演示。drivebot(p560)至于Matlab工具箱安裝中涉及到了Matlab的搜索路徑、工作目錄、當(dāng)前路徑、用戶路徑等好多術(shù)語，我這里不想多說什么感興趣的網(wǎng)友，可以直接

13、查看Matlab的幫助系統(tǒng)，在那里你可以得到最直接的答復(fù)，但是你需要一定的英文基礎(chǔ)哦添加工具箱的方法很多，所有方法都是為了達(dá)到同一個(gè)目的，將工具箱的所在路徑添加到 Matlab的搜索路徑下就可以了下面介紹一種最簡單的操作吧，下面以安裝mathmodl（數(shù)學(xué)建模工具箱）為例進(jìn)行說明a、將你所需要安裝的工具箱解壓到$MatlabRoottoolbox中（其實(shí)任意路徑都是可以的，但是為了方便管理，我們一般都安裝在這里），$MatlabRoot是你的Matlab安裝路徑，你可以在Matlab中輸入 matlabroot命令獲取在Matlab輸入如下內(nèi)容（當(dāng)然你可以直接使用資源管理器進(jìn)入toolbox目

14、錄）1. >> matlabroot2.3. ans =4.5. D:Program FilesMATLABR2008a6.7. >> winopen（ans）復(fù)制代碼（2）此時(shí)會(huì)自動(dòng)跳到 Matlab的安裝目錄下，雙擊打開目錄下的toolbox文件夾將mathmodl工具箱復(fù)制到 toolbox中b.將剛才 mathmodl的路徑添加到 Matlab搜索路徑下(可以使用 Matlab命令行，也可是用Matlab菜單操作，為了簡便我們這里使用第二種)在 Matlab 中如下操作，F(xiàn)ile>Set Path.>點(diǎn)擊 Add with subfolders.(2

15、)在瀏覽文件中，選擇剛才的安裝路徑$MatlabRoot/toolbox/mathmodl后，點(diǎn)擊確定做好1嚷咽0口匕已匕 吁士 一十 一1 4- L+ 1 -(3)此時(shí)返回到Set Path對(duì)話框，點(diǎn)擊左下角的保存按鈕(記住一定要保存)，此時(shí)工具箱徹底安裝完畢，點(diǎn)擊Close關(guān)閉對(duì)話框c.測試下新安裝工具箱是可以使用，在Matlab中輸入如下內(nèi)容1. >>help mathmodl%輸入工具箱名稱，此時(shí)一般會(huì)返回該工具箱的說明，也就是 mathmodl路徑下 content.m 中的內(nèi)容2. %在命令行中輸入如下，此時(shí)會(huì)返回mathmodl路徑下所有的文件3. >>w

16、hat mathmodl4. %再到mathmodl中隨便找一個(gè)不與 Matlab中重名的函數(shù)，比如 DYNPROG.M在命 令行中輸入5. >>which DYNPROG.M6.7. D:My DocumentsMATLABDYNPROG.M復(fù)制代碼d.工具箱更新緩存，否則每次Matlab啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)給出警告(1)File>Preferences>General>選中 enable toolbox path cache>點(diǎn)擊 updatatoolbox path cache(2)完成上面的就可以關(guān)閉Preferences對(duì)話框了(3)此時(shí)一個(gè)工具箱徹底安裝完畢(4)如果以后啟動(dòng)Matlab的時(shí)候警告說toolbox path cache失效，那么重復(fù)第一步操作就萬事OK 了當(dāng)然如果你對(duì)