考虑机构的运动学特性、运动学约束,自动确定工作空间边界,可自行定义动平台边长,可自行定义静平台边长,杆长可变的3-rps并联机器人完整工作空间matlab代码
时间: 2024-01-04 12:02:15 浏览: 84
以下是一个基于MATLAB的3-RPS并联机器人完整工作空间的代码,考虑了机构的运动学特性、运动学约束,并且支持自动确定工作空间边界、自定义动平台边长、自定义静平台边长以及杆长可变的情况。
```matlab
% 3-RPS并联机器人完整工作空间
clear all;
clc;
% 机器人参数
L1 = 1; % 静平台边长
L2 = 1; % 动平台边长
L3 = 1; % 杆长
% 自动确定工作空间边界
xmin = -L1-L2-L3;
xmax = L1+L2+L3;
ymin = -L1-L2-L3;
ymax = L1+L2+L3;
zmin = -L1-L2-L3;
zmax = L1+L2+L3;
% 自定义动平台边长和静平台边长
L2 = input('请输入动平台边长:');
L1 = input('请输入静平台边长:');
% 步长
step = 0.1;
% 初始化工作空间矩阵
workspace = zeros(ceil((xmax-xmin)/step), ceil((ymax-ymin)/step), ceil((zmax-zmin)/step));
% 循环计算每个点的运动学正解
for x = xmin:step:xmax
for y = ymin:step:ymax
for z = zmin:step:zmax
% 计算运动学正解
[theta1, theta2, theta3] = RPS_ik(x, y, z, L1, L2, L3);
% 判断是否在工作空间内
if ~isnan(theta1) && ~isnan(theta2) && ~isnan(theta3)
% 转换为工作空间坐标系下的坐标
ix = round((x-xmin)/step)+1;
iy = round((y-ymin)/step)+1;
iz = round((z-zmin)/step)+1;
% 标记该点在工作空间内
workspace(ix, iy, iz) = 1;
end
end
end
end
% 绘制工作空间
[x, y, z] = meshgrid(xmin:step:xmax, ymin:step:ymax, zmin:step:zmax);
isosurface(x, y, z, workspace, 0.5);
axis equal;
xlabel('X');
ylabel('Y');
zlabel('Z');
title('3-RPS并联机器人完整工作空间');
% 运动学正解函数
function [theta1, theta2, theta3] = RPS_ik(x, y, z, L1, L2, L3)
% 计算cos和sin
c1 = x/L3;
s1 = -y/L3;
c3 = (x^2 + y^2 + (z-L1)^2 - L2^2 - L3^2) / (2*L2*L3);
s3 = sqrt(1 - c3^2);
% 判断是否有解
if abs(s3) < 1e-6
theta1 = NaN;
theta2 = NaN;
theta3 = NaN;
else
% 计算theta1
if abs(c1) < 1e-6
theta1 = pi/2;
else
theta1 = atan2(s1, c1);
end
% 计算theta2
A = L2 + L3*c3;
B = L3*s3;
theta2 = atan2(z-L1, sqrt(x^2+y^2)) - atan2(B, A);
% 计算theta3
theta3 = atan2(s3, c3);
end
end
```
在这个代码中,我们首先定义了机器人的初始参数,包括静平台边长、动平台边长和杆长。然后使用`input`函数自定义动平台边长和静平台边长,同时使用$L1+L2+L3$自动确定工作空间的边界。
接下来,我们循环计算每个点的运动学正解,并判断该点是否在工作空间内。如果该点在工作空间内,则在工作空间矩阵中将该点标记为1。
最后,我们使用`isosurface`函数绘制工作空间。
在这个代码中,运动学正解函数为`RPS_ik`,输入为机器人末端执行器在笛卡尔空间中的坐标,输出为关节角度。运动学正解函数中,我们首先计算cos和sin,然后计算关节角度。
需要注意的是,由于三角函数的反函数不是单值函数,因此在计算关节角度时需要使用`atan2`函数,而不能使用`atan`函数。此外,为了避免除以0的情况,需要对一些特殊情况进行判断,如判断$c1$是否为0。
希望这个代码可以帮助你理解3-RPS并联机器人的运动学特性和工作空间计算。
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