使用机器人工具箱,已知2关节机械臂(平面2R型)其中,连杆长度(L_1,L_2)=[1,0.5]m ,连杆质心集中与中心部位,(m_1,m_2)=[1,0.5]kg,转动惯量I=□1/3ml^2,靶心距离机械臂坐标原点(机械臂基座中心位置)5m,高度2m。铅球重1kg,关节最大角加速度2rad/s^2 。 【不考虑空气阻力,重力加速度g=9.8m/s²】 1)、如何操控机械臂抛出铅球击中靶标?(误差0.01m) 2)、使用MATLAB绘制出铅球从初始状态开始到击中靶标的轨迹; 3)、给出其运动过程中的关节轨迹、关节速度、加速度轨迹 4)、使用MATLAB给出动态运动效果展示 注意:机械臂初始位置的选择(自然下垂、水平位置等)
时间: 2024-01-24 13:19:15 浏览: 137
1) 操控机械臂抛出铅球击中靶标的步骤如下:
a. 根据靶心的位置和高度,计算出铅球的落点位置和抛出角度;
b. 计算出铅球的初速度;
c. 根据初速度和抛出角度,反推出机械臂需要达到的末端位置和姿态;
d. 根据机械臂末端位置和姿态,使用逆运动学求解出对应的关节角度;
e. 根据关节角度,控制机械臂运动到目标位置;
f. 抛出铅球。
2) 铅球运动的轨迹可以使用MATLAB中的ODE45函数求解。首先需要建立铅球的运动微分方程,考虑到铅球只受到重力和空气阻力两个力,可以得到如下微分方程:
m*d^2r/dt^2 = -mg - k*v
其中,m为铅球质量,g为重力加速度,r为铅球位置矢量,v为铅球速度矢量,k为空气阻力系数。由于空气阻力与速度方向相反,所以k*v的方向与v的方向相反。
然后,可以使用MATLAB中的ODE45函数求解出铅球的位置和速度随时间的变化情况,从而得到铅球的轨迹。
3) 关节轨迹、速度和加速度可以通过求解机械臂的正运动学和逆运动学得到。具体来说,可以先求解出机械臂的正运动学,即通过给定的关节角度计算出机械臂末端的位置和姿态。
然后,根据铅球的落点位置和机械臂末端的位置,可以计算出机械臂需要达到的末端位置和姿态。接着,使用逆运动学求解出对应的关节角度。最后,通过对关节角度进行微分和二次微分,可以得到关节速度和加速度轨迹。
4) 使用MATLAB可以通过建立机械臂的模型,并结合铅球的运动轨迹,实现动态运动效果展示。具体来说,可以使用MATLAB中的Simulink工具箱,建立机械臂的动力学模型,并将铅球的运动轨迹作为输入信号。然后,通过仿真模拟机械臂的运动过程,得到动态运动效果展示。
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