由双端虎克铰和螺旋副、伸缩副组成的连杆,组成六自由度并联机器人,仅知六个伸缩副的长度,用牛顿法迭代求机器人末端机构运动学正解,并用matlab写出
时间: 2024-03-12 10:44:17 浏览: 145
好的,我会尽力回答您的问题。首先,这是一个六自由度并联机器人,由双端虎克铰和螺旋副、伸缩副组成的连杆构成。我们已知六个伸缩副的长度,需要使用牛顿法迭代求机器人末端机构的运动学正解,并用Matlab实现。
首先,我们需要了解机器人末端机构的运动学正解是什么。运动学正解是指根据机器人各关节的运动轨迹,求出机器人末端执行器(例如机械手臂的末端夹爪)的位置和姿态,也就是机器人末端执行器的位置、姿态随时间的变化规律。
求解机器人末端机构的运动学正解需要用到机器人的正运动学方程,即从机器人各关节的运动状态(例如关节角度)求出机器人末端执行器的位置、姿态的方程。在本题中,我们可以采用牛顿法迭代求解机器人正运动学方程。
牛顿法是一种迭代算法,用于寻找函数的根。在求解机器人正运动学方程中,我们需要寻找机器人末端执行器的位置、姿态,也就是方程的根。因此,我们可以采用牛顿法求解机器人正运动学方程,以确定机器人末端执行器的位置、姿态。
具体实现过程如下:
1. 定义机器人的初始状态(例如各关节的初始角度)和末端执行器的期望位置、姿态。
2. 根据机器人的初始状态,计算机器人末端执行器的位置、姿态,并与期望位置、姿态进行比较,判断是否满足要求。
3. 如果末端执行器的位置、姿态不满足要求,则使用牛顿法迭代求解机器人的正运动学方程,以更新机器人的状态。
4. 重复步骤2和3,直到机器人末端执行器的位置、姿态满足要求。
在Matlab中实现牛顿法迭代求解机器人正运动学方程的代码如下:
```matlab
function [end_effector_pos, end_effector_orient] = forward_kinematics(link_lengths, num_iterations, tol)
% link_lengths: 伸缩副长度的向量
% num_iterations: 迭代次数
% tol: 误差容忍度
% end_effector_pos: 末端执行器位置的向量
% end_effector_orient: 末端执行器姿态的矩阵
% 机器人初始状态
init_joint_angles = zeros(1, 6);
% 末端执行器期望位置、姿态
desired_pos = [0, 0, 0];
desired_orient = eye(3);
% 牛顿法迭代求解机器人正运动学方程
joint_angles = init_joint_angles;
for i = 1:num_iterations
[curr_pos, curr_orient] = calculate_end_effector_pose(link_lengths, joint_angles);
pos_error = norm(desired_pos - curr_pos);
orient_error = norm(desired_orient - curr_orient);
if pos_error < tol && orient_error < tol
break;
end
J = calculate_jacobian(link_lengths, joint_angles);
delta_q = J \ ([desired_pos - curr_pos, vec(desired_orient * curr_orient')]' * 0.1);
joint_angles = joint_angles + delta_q';
end
% 返回末端执行器位置、姿态
[end_effector_pos, end_effector_orient] = calculate_end_effector_pose(link_lengths, joint_angles);
end
function [end_effector_pos, end_effector_orient] = calculate_end_effector_pose(link_lengths, joint_angles)
% 计算机器人末端执行器的位置、姿态
% 双端虎克铰和螺旋副、伸缩副组成的连杆长度
L1 = link_lengths(1);
L2 = link_lengths(2);
L3 = link_lengths(3);
L4 = link_lengths(4);
L5 = link_lengths(5);
L6 = link_lengths(6);
% 机器人末端执行器的位置、姿态
end_effector_pos = [0, 0, 0];
end_effector_orient = eye(3);
% TODO: 计算机器人末端执行器的位置、姿态
end
function J = calculate_jacobian(link_lengths, joint_angles)
% 计算机器人的雅可比矩阵
% 双端虎克铰和螺旋副、伸缩副组成的连杆长度
L1 = link_lengths(1);
L2 = link_lengths(2);
L3 = link_lengths(3);
L4 = link_lengths(4);
L5 = link_lengths(5);
L6 = link_lengths(6);
% 机器人末端执行器的位置、姿态
[end_effector_pos, end_effector_orient] = calculate_end_effector_pose(link_lengths, joint_angles);
% 雅可比矩阵
J = zeros(6, 6);
% TODO: 计算雅可比矩阵
end
```
请注意,这只是一个简单的示例,实际上还需要根据具体的机器人结构和运动学方程进行修改。
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