运用Matlab环境下的RobsticsToolbox工具箱,使用相应的运动学函数建立该机器人的运动学模型,进行正向运动学仿真验证,赋值对中相同关节变量下末端位姿与理论计算结果对比,验证正向运动学模型的正确性。
时间: 2023-11-28 08:48:55 浏览: 30
首先,需要安装Matlab环境下的RobsticsToolbox工具箱,在Matlab命令窗口中输入以下命令进行安装:
```matlab
git clone --recursive https://github.com/petercorke/robotics-toolbox-matlab.git
cd robotics-toolbox-matlab
startup_rvc
```
接下来,根据该机器人的DH参数和运动学模型,使用RobsticsToolbox工具箱中的函数计算机器人的正向运动学模型,并对比仿真结果与理论计算结果。
假设该机器人的DH参数为:
```matlab
a = [0, 0, 0.5, 0.5, 0];
alpha = [-pi/2, pi/2, 0, 0, pi/2];
d = [0.1, 0, 0, 0, 0.1];
theta = [q1, q2, q3, q4, q5];
```
其中,q1~q5为机器人的关节变量。
则,可以使用RobsticsToolbox工具箱中的函数fkine进行正向运动学仿真验证,代码如下:
```matlab
% 建立机器人模型
robot = SerialLink([a', alpha', d', theta']);
% 计算机器人末端位姿
T = robot.fkine([q1, q2, q3, q4, q5]);
% 将仿真结果转换为位姿矩阵
p = transl(T);
R = trotz(T);
E = tr2eul(R);
% 输出仿真结果
fprintf('仿真结果:\n');
fprintf('末端位姿:[%f, %f, %f]\n', p);
fprintf('末端姿态:[%f, %f, %f]\n', E);
% 理论计算结果
p_theory = [0.5*cos(q1)*cos(q2) + 0.5*cos(q1)*cos(q2)*cos(q3) - 0.5*cos(q1)*sin(q2)*sin(q3) + 0.5*cos(q1)*cos(q2)*cos(q3)*cos(q4) - 0.5*cos(q1)*cos(q2)*sin(q3)*sin(q4) + 0.5*cos(q1)*cos(q2)*cos(q3)*cos(q4)*cos(q5) - 0.5*cos(q1)*cos(q2)*cos(q3)*sin(q4)*sin(q5);
0.5*cos(q2)*sin(q1) + 0.5*cos(q2)*cos(q3)*sin(q1) - 0.5*sin(q1)*sin(q2)*sin(q3) + 0.5*cos(q2)*cos(q3)*cos(q4)*sin(q1) - 0.5*cos(q2)*sin(q1)*sin(q3)*sin(q4) + 0.5*cos(q2)*cos(q3)*cos(q4)*cos(q5)*sin(q1) - 0.5*cos(q2)*cos(q3)*sin(q1)*sin(q4)*sin(q5);
0.1 + 0.5*sin(q2) + 0.5*cos(q2)*sin(q3) + 0.5*sin(q2)*sin(q3)*sin(q4) + 0.5*cos(q2)*cos(q4)*sin(q3)*sin(q5) + 0.5*cos(q2)*cos(q5)*sin(q3)*sin(q4)];
E_theory = [atan2(-cos(q1)*sin(q3) + cos(q3)*sin(q1)*sin(q2), cos(q1)*cos(q3) + sin(q1)*sin(q2)*sin(q3)), atan2(sqrt(cos(q1)*cos(q1)*sin(q3)*sin(q3) + cos(q1)*cos(q1)*cos(q3)*cos(q3) + cos(q3)*cos(q3)*sin(q1)*sin(q1) - 2*cos(q1)*cos(q3)*sin(q1)*sin(q2)*sin(q3) - 2*cos(q1)*cos(q3)*cos(q1)*cos(q3)*sin(q2)*sin(q4) + cos(q1)*cos(q1)*cos(q3)*cos(q3)*cos(q4)*cos(q4) + sin(q1)*sin(q1)*sin(q3)*sin(q3)*cos(q4)*cos(q4) + 2*cos(q1)*cos(q3)*sin(q1)*sin(q2)*cos(q3)*cos(q4)*cos(q5) - 2*cos(q1)*cos(q3)*cos(q1)*cos(q3)*sin(q2)*sin(q4)*cos(q5) + cos(q1)*cos(q1)*cos(q3)*cos(q3)*cos(q4)*cos(q5)*cos(q5) + sin(q1)*sin(q1)*sin(q3)*sin(q3)*cos(q4)*cos(q5)*cos(q5) + 2*cos(q1)*cos(q3)*sin(q1)*sin(q2)*sin(q3)*sin(q4)*cos(q5) + 2*cos(q1)*cos(q3)*cos(q1)*cos(q3)*cos(q4)*sin(q2)*sin(q5) - 2*cos(q1)*cos(q3)*sin(q1)*sin(q3)*sin(q4)*sin(q5) - 2*cos(q1)*cos(q3)*sin(q1)*sin(q2)*sin(q3)*sin(q4)*sin(q5) + cos(q1)*cos(q1)*cos(q3)*cos(q3)*sin(q4)*sin(q5)*sin(q5) + sin(q1)*sin(q1)*sin(q3)*sin(q3)*sin(q4)*sin(q5)*sin(q5) - 2*cos(q1)*cos(q3)*cos(q1)*cos(q3)*cos(q5)*sin(q2)*sin(q4)*sin(q5) + 2*cos(q1)*cos(q3)*sin(q1)*sin(q3)*cos(q5)*sin(q4)*sin(q5) + 2*cos(q1)*cos(q3)*sin(q1)*sin(q2)*cos(q3)*cos(q4)*sin(q5) + 2*cos(q1)*cos(q3)*cos(q1)*cos(q3)*sin(q2)*cos(q4)*cos(q5)*sin(q5) - 2*cos(q1)*cos(q3)*sin(q1)*sin(q3)*cos(q4)*cos(q5)*sin(q5) - 2*cos(q1)*cos(q3)*sin(q1)*sin(q2)*sin(q3)*sin(q4)*cos(q4)*cos(q5)*sin(q5) - 2*cos(q1)*cos(q3)*cos(q1)*cos(q3)*cos(q4)*sin(q2)*sin(q4)*cos(q5)*sin(q5) + cos(q1)*cos(q1)*sin(q3)*sin(q4)*sin(q5)*sin(q5) + cos(q1)*cos(q1)*cos(q4)*cos(q5)*cos(q5)*sin(q3)*sin(q5) - sin(q1)*sin(q1)*cos(q4)*cos(q5)*cos(q5)*sin(q3)*sin(q5)), atan2(cos(q2)*sin(q4) - cos(q4)*sin(q2)*sin(q3), cos(q2)*cos(q3)));
% 输出理论计算结果
fprintf('理论计算结果:\n');
fprintf('末端位姿:[%f, %f, %f]\n', p_theory);
fprintf('末端姿态:[%f, %f, %f]\n', E_theory);
% 对比仿真结果与理论计算结果
if norm(p-p_theory)<1e-6 && norm(E-E_theory)<1e-6
fprintf('正向运动学模型验证通过!\n');
else
fprintf('正向运动学模型验证失败!\n');
end
```
需要注意的是,正向运动学模型的验证需要对每个关节变量进行赋值,才能得到末端位姿和姿态。因此,在进行仿真验证时,需要对关节变量进行赋值。