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Lagrange进行matlab仿真建模,相关参数参考示意图,未给出的可自行设定
时间: 2023-12-14 19:03:01 浏览: 133
好的,根据您提供的信息,我可以给出使用Lagrange方法进行机器人动力学建模的Matlab代码示例,具体步骤如下:
1. 定义机器人系统的DH参数表格,以及机器人系统的质量、重心位置等参数。
```matlab
% 机器人连杆参数的D-H参数表格
a = [0.2; 0.2; 0.2; 0.1; 0.1; 0.05];
alpha = [pi/2; 0; pi/2; -pi/2; pi/2; 0];
d = [0; 0; 0.1; 0; 0; 0];
theta = [0; 0; 0; 0; 0; 0];
% 机器人系统的质量、重心位置等参数
m = [2; 2; 2; 1; 1; 0.5];
r = [0.1 0 0.05; 0.1 0 0.15; 0.1 0 0.25; 0.05 0 0; 0.05 0 0.1; 0.025 0 0];
g = [0; 0; -9.8];
```
2. 定义机器人系统的动力学方程,使用Lagrange方法进行建模。
```matlab
syms t real
q = sym('q', [6 1]); % 机器人系统的关节角度
qd = sym('qd', [6 1]); % 机器人系统的关节角速度
qdd = sym('qdd', [6 1]); % 机器人系统的关节角加速度
% 计算机器人系统的动能和势能
T = 0;
for i = 1:6
Ti = 0.5*m(i)*(qd(i)^2);
for j = 1:i
Ti = Ti + 0.5*m(j)*(sum(r(j,1:i))^2)*((diff(theta(j),t))^2);
end
T = T + Ti;
end
V = 0;
for i = 1:6
Vi = m(i)*g(3)*sum(r(i,1:2));
V = V + Vi;
end
% 计算机器人系统的拉格朗日函数
L = simplify(T - V);
% 计算机器人系统的动力学方程
tau = sym('tau', [6 1]); % 机器人关节扭矩
eom = simplify(jacobian(diff(L,qd).',q)*qd + jacobian(diff(L,q),q).' - tau);
```
3. 设置机器人系统的初值和时间范围,使用ode45函数求解机器人系统的运动。
```matlab
% 设置机器人系统的初值和时间范围
q0 = [0; 0; 0; 0; 0; 0];
qd0 = [0; 0; 0; 0; 0; 0];
tspan = [0 10];
% 求解机器人系统的运动
options = odeset('RelTol',1e-6,'AbsTol',1e-9);
[t, x] = ode45(@(t, x) lagrange_dynamics(t, x, eom, q, qd, qdd), tspan, [q0; qd0], options);
% 绘制机器人系统的关节角度随时间变化的图像
figure
plot(t, x(:,1), t, x(:,2), t, x(:,3), t, x(:,4), t, x(:,5), t, x(:,6));
legend('q1', 'q2', 'q3', 'q4', 'q5', 'q6');
xlabel('时间 (s)');
ylabel('关节角度 (rad)');
```
4. 定义用于求解机器人系统运动的ode函数。
```matlab
function dxdt = lagrange_dynamics(t, x, eom, q, qd, qdd)
% 将状态量x分成关节角度和关节角速度两部分
q = x(1:6);
qd = x(7:12);
% 求解关节角加速度
qdd = double(subs(eom, [q;qd], [q;qd]));
% 将关节角速度和关节角加速度合并成状态量dxdt
dxdt = [qd; qdd];
end
```
以上示例代码仅供参考,具体实现方式可能需要根据实际情况进行调整。
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