基于MATLAB Robotics Tools的机械臂仿真.docx

基于 MATLAB Robotics Tools 的机械臂仿真 在机器人学研究中，运动学仿真实验变得十分重要。对机器人进行软件仿真，可以模拟机器人的动态特性，更加直观的显示了机器人的运动状况，从而可以分析许多重要的信息。基于 MATLAB Robotics Tools 的机械臂仿真研究，在 MATLAB 环境下，利用 Robotics Toolbox 工具箱编制了简单的程序语句，建立机器人运动学模型，与可视化图形界面，利用 D-H 参数法对机器人的正运动学、逆运动学进行了仿真。 在机器人运动学研究中，矩阵法是最常用的描述方法，这种数学描述是以四阶方阵变换三维空间的齐次坐标为基础的。矩阵法、齐次变换等概念是机器人学研究中最重要的数学基础。利用 MATLAB Robotics Toolbox 工具箱中的 transl、rotx、roty 和 rotz 函数可以非常容易的实现用其次变换矩阵表示平移变换和旋转变换。 在构建机器人对象时，通常把机械手看做是由一系列关节连接起来的连杆构成。为描述响铃按键之间平移和转动的关系，Denavit 和 Hartenberg 在 1955 年提出了一种通用的方法，这种方法是在机器人的每个连杆上建立附属坐标系，然后用 4*4 矩阵来描述相邻两连杆的空间关系的方法，通过依次变换可最终推导出末端执行器相对于基坐标系的位姿，从而建立机器人的运动学方程。通常称为 D-H 参数法。 在 Robotics Toolbox 中，构建机器人对象主要在于构建各个关节，而构建关节时，会用到 LINK 函数，其一般形式为：L=LINK（[alpha Atheta D sigma]，CONVENTION）其中 CONVENTION 可以取‘standard’和‘modified’，其中‘standard’代表采用标准的 D-H 参数，‘modified’代表修改后的 D-H 参数。 本研究利用 MATLAB Robotics Toolbox 工具箱，对 puma560 机器人进行运动学仿真研究，建立机器人运动学模型，与可视化图形界面，利用 D-H 参数法对机器人的正运动学、逆运动学进行了仿真，通过仿真，很直观的显示了机器人的运动特性，达到了预定的目标，对机器人的研究与开发具有较高的利用价值。 关键词：机器人；运动学正解；运动学逆解