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基于Matlab的空间描点机器人建模与仿真报告.docx

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课程设计

课程名称

机器人学

题目名称空间描点机器人建模仿真

学生学院

专业班级

学号

学生姓名

指导教师

1. 课程设计要求………………………………………………………1

2. 空间描点机器人的设计……………………………………………2

2.1 机器人构型及坐标

…………………………………………….…2

2.2 D-H 参数表

……………………………………………….……..4

3. 正运动学……………………………………………………………5

3.1 齐次变换矩阵

……………………………………………….……5

3.2 空间描点机器人工作空间

…………………………………………6

4. 几何法求逆解……………………………………………………….7

5. 程序流程图………………………………………………………….8

6. 总结分析…………………………………………………………….9

7. Matlab 程序附录……………………………………………..……..10

7.1 Mov_6DOF_Rob_Lnya.m……………………………….....10

7.2 DHfk6Dof_Lnya.m………………………………………....12

7.3 IK_6DOF_Rob_Lnya.m…………………………………....13

7.4 Build_6DOFRobot_Lnya.m………………………………..14

7.5 Erzhihua.m…………………………………………………14

7.6 draw_Workplace.m……………………………………...…15

7.7 Matrix_DH_Ln.m……………………………………….…16

7.8 Connect3D.m………………………………………………17

1. 课程设计要求

一，按照附件模板填写，要求有封面和目录，除签名处不能有手写。

二，主要内容包括下面几个部分，

1，设计一款六自由度机器人，要求 2，3，4，5 关节中有一个是滑

动关节，其余关节应为转动关节。试构想该机器人的功能，并根据功

能设定机器人的介绍参数（杆件长度及关节极限）

2，建立机器人的正运动学模型，进行 Matlab 运动仿真。（分析机器

人的工作空间，制作机器人各个运动的动画。）

注意事项：

1）要求画出机器人的关节坐标系，列出 DH 参数表，以及各个关节

间的齐次变换矩阵。

2）Matlab 仿真应画出工作空间的立体图和剖面图。采用机器人产品

的同学应与实际说明书的工作空间做对比。自行设计的同学要做简单

的分析讨论。

3）直接采用例程里面的三自由度机器人该部分得 0 分。

3，实现逆运动学轨迹规划

注意事项：

1）这里特指机器人末端的轨迹规划，不是关节空间的轨迹规划。

2）要实现控制机器人末端在空间中完成某种轨迹。（如直线，圆弧，

心型，写字等）

3）可以采用求解逆运动的方程或者是利用微分运动。

4）写出详细的推导过程（公式）。

5）要求有仿真截图及动画。

6）只能使用 matlab 及本课程提供的例程，不能使用工具箱。

7）仅仅使用 3 自由度例程的同学本部分分数会很低

4，自由发挥项（完成这一部分的同学才能够得到 90 分以上）

1）机器人完整逆解的求解方式（数值解）；

2）寻找奇异点，分析奇异位型。

5，Matlab 程序作为附录应添加在课程设计报告书的最后面。要求在

第一页附上程序流程图，注明函数调用过程，此外，程序要排好版。

2. 空间描点机器人的设计

2.1 机器人构型及坐标

本课程设计通过 matlab 对一个六自由度的空间描点机器人进行

设计，并对其进行仿真分析。该机器人的第一关节为固定关节，主要

是用于机器人本体的固定，第四关节为滑动关节，剩余关节为转动关

节，在第六关节的连杆末端，可以带上各类的设备，在运行时带动连

杆对进行空间三维描点或其他动作。

机器人的结构和大致效果示意图分别如如图 1 和图 2 所示：

图 1 机器人结构图

图 2 机器人大致效果图

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