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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