参照课件末尾的两连杆机械手,已知连杆参数(D-H参数)表格,建立机器人的动力学模型,可选择 Newton-Euler进行matlab仿真建模
时间: 2024-02-09 08:07:11 浏览: 62
好的,我可以为您提供一个简单的 MATLAB 代码示例,用于建立两连杆机械手的动力学模型,使用 Newton-Euler 方法进行计算。
首先,我们需要定义机器人的 DH 参数,这里假设机器人的 DH 参数如下:
| 连杆 | alpha(i-1) | a(i-1) | d(i) | theta(i) |
|------|------------|--------|------|----------|
| 1 | 0 | 0 | 0 | q1 |
| 2 | 0 | l1 | 0 | q2 |
其中,alpha(i-1) 表示第 i 个连杆绕着第 i-1 个连杆的 z 轴旋转的角度,a(i-1) 表示第 i 个连杆在第 i-1 个连杆的 x 轴方向的长度,d(i) 表示第 i 个连杆在第 i-1 个连杆的 z 轴方向的长度,theta(i) 表示第 i 个连杆绕着第 i 个连杆的 z 轴旋转的角度。
然后,我们可以定义机器人的重力加速度和每个连杆的质量和长度:
g = [0; 0; -9.81];
m1 = 1;
m2 = 1;
l1 = 1;
l2 = 1;
接下来,我们可以定义机器人的初始状态,这里假设机器人的初始状态为 [0; 0; 0; 0],即四个关节角度均为 0。
q = [0; 0; 0; 0];
然后,我们可以使用以下代码计算机器人的动力学模型:
% 计算机器人的正运动学
T01 = dh2mat(alpha(1), a(1), d(1), q(1));
T12 = dh2mat(alpha(2), a(2), d(2), q(2));
T02 = T01 * T12;
% 计算机器人的运动学参数
z0 = [0; 0; 1];
z1 = T01(1:3, 3);
z2 = T02(1:3, 3);
p1 = T01(1:3, 4);
p2 = T02(1:3, 4);
Jv1 = cross(z0, p2 - p1);
Jv2 = z2;
Jw1 = z0;
Jw2 = z2;
% 计算机器人的惯性矩阵
I1 = diag([m1*l1^2/12, m1*l1^2/12, m1*l1^2/12]);
I2 = diag([m2*l2^2/12, m2*l2^2/12, m2*l2^2/12]);
H1 = I1 + m1*(skew(p1)^2);
H2 = I2 + m2*(skew(p2)^2);
% 计算机器人的动力学参数
v0 = [0; 0; 0];
w0 = [0; 0; 0];
a0 = [0; 0; 0];
alpha1 = Jv1' * (H1 * Jv1 + H2 * Jv2) * Jv1;
alpha2 = Jv2' * H2 * Jv2;
beta1 = Jv1' * (H1 * Jv1 + H2 * Jv2) * Jw1;
beta2 = Jv2' * H2 * Jw2;
gamma1 = Jw1' * (H1 * Jw1 + H2 * Jw2) * Jw1;
gamma2 = Jw2' * H2 * Jw2;
F1 = m1 * g;
F2 = m2 * g;
N1 = [0; 0; 0];
N2 = [0; 0; 0];
% 计算机器人的加速度
a2 = a0 + cross(w0, v0) + cross(alpha1, Jv1) + cross(alpha2, Jv2);
a1 = a0 + cross(w0, Jv1) + cross(alpha1, Jv1);
a = [a1; a2];
% 计算机器人的力和力矩
F = [F1; F2];
N = [N1; N2];
f = [F; N];
% 计算机器人的动力学方程
M = [alpha1+alpha2, beta2; beta2, gamma2];
C = [cross(w0, beta1), cross(w0, gamma2*w0); zeros(3, 3), cross(w0, beta2)];
G = [0; 0; 0; -m2*g(3)*l2*cos(q(2))-m1*g(3)*l1*cos(q(1))-m2*g(3)*l1*cos(q(1)+q(2))];
qdd = inv(M) * (f - C*[v0; w0] - G);
最后,我们可以使用 MATLAB 的 ode45 函数进行数值模拟,得到机器人的运动轨迹。
希望这个代码示例能对您有所帮助!
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