用雅可比伪逆求解六自由度机械臂逆运动学,matlab代码实现

时间: 2023-11-22 15:05:42 浏览: 291
以下是一个使用雅可比伪逆求解六自由度机械臂逆运动学的matlab代码实现: ```matlab % 机械臂参数 l1 = 1; % 第一段臂长 l2 = 1; % 第二段臂长 l3 = 1; % 第三段臂长 l4 = 1; % 第四段臂长 l5 = 1; % 第五段臂长 l6 = 1; % 第六段臂长 % 末端执行器位置和姿态 x = 1; % x坐标 y = 1; % y坐标 z = 1; % z坐标 alpha = 0; % 绕x轴旋转角度 beta = 0; % 绕y轴旋转角度 gamma = 0; % 绕z轴旋转角度 % 初始关节角度 theta1 = 0; theta2 = 0; theta3 = 0; theta4 = 0; theta5 = 0; theta6 = 0; % 迭代次数和误差阈值 max_iter = 1000; epsilon = 0.001; % 迭代求解逆运动学 for i = 1:max_iter % 正向运动学求解末端执行器位置和姿态 T = forward_kinematics(theta1, theta2, theta3, theta4, theta5, theta6); xe = T(1:3, 4); Re = T(1:3, 1:3); % 计算末端执行器位置误差和姿态误差 e = [x; y; z] - xe; er = 0.5 * (Re' * rotx(alpha)' - rotx(alpha) * Re'); er = [er(3, 2); er(1, 3); er(2, 1)]; % 计算雅可比矩阵 J = jacobian(theta1, theta2, theta3, theta4, theta5, theta6); % 计算雅可比伪逆矩阵 J_pinv = pinv(J); % 计算关节角度增量 delta_theta = J_pinv * [e; er]; % 更新关节角度 theta1 = theta1 + delta_theta(1); theta2 = theta2 + delta_theta(2); theta3 = theta3 + delta_theta(3); theta4 = theta4 + delta_theta(4); theta5 = theta5 + delta_theta(5); theta6 = theta6 + delta_theta(6); % 判断是否达到误差阈值 if norm(e) < epsilon && norm(er) < epsilon break; end end % 输出关节角度 fprintf('theta1: %.2f\n', theta1); fprintf('theta2: %.2f\n', theta2); fprintf('theta3: %.2f\n', theta3); fprintf('theta4: %.2f\n', theta4); fprintf('theta5: %.2f\n', theta5); fprintf('theta6: %.2f\n', theta6); % 正向运动学函数 function T = forward_kinematics(theta1, theta2, theta3, theta4, theta5, theta6) l1 = 1; l2 = 1; l3 = 1; l4 = 1; l5 = 1; l6 = 1; T01 = get_ht(l1, 0, 0, theta1); T12 = get_ht(l2, 0, 0, theta2); T23 = get_ht(l3, 0, 0, theta3); T34 = get_ht(l4, 0, 0, theta4); T45 = get_ht(l5, 0, 0, theta5); T56 = get_ht(l6, 0, 0, theta6); T06 = T01 * T12 * T23 * T34 * T45 * T56; T = T06; end % 雅可比矩阵函数 function J = jacobian(theta1, theta2, theta3, theta4, theta5, theta6) l1 = 1; l2 = 1; l3 = 1; l4 = 1; l5 = 1; l6 = 1; T01 = get_ht(l1, 0, 0, theta1); T12 = get_ht(l2, 0, 0, theta2); T23 = get_ht(l3, 0, 0, theta3); T34 = get_ht(l4, 0, 0, theta4); T45 = get_ht(l5, 0, 0, theta5); T56 = get_ht(l6, 0, 0, theta6); T02 = T01 * T12; T03 = T02 * T23; T04 = T03 * T34; T05 = T04 * T45; T06 = T05 * T56; z0 = [0; 0; 1]; z1 = T01(1:3, 3); z2 = T02(1:3, 3); z3 = T03(1:3, 3); z4 = T04(1:3, 3); z5 = T05(1:3, 3); Jv1 = z0; Jv2 = cross(z0, T06(1:3, 4) - T01(1:3, 4)); Jv3 = cross(z1, T06(1:3, 4) - T02(1:3, 4)); Jv4 = cross(z2, T06(1:3, 4) - T03(1:3, 4)); Jv5 = cross(z3, T06(1:3, 4) - T04(1:3, 4)); Jv6 = cross(z4, T06(1:3, 4) - T05(1:3, 4)); Jv = [Jv1, Jv2, Jv3, Jv4, Jv5, Jv6]; Jw1 = [0; 0; 0]; Jw2 = z0; Jw3 = z1; Jw4 = z2; Jw5 = z3; Jw6 = z4; Jw = [Jw1, Jw2, Jw3, Jw4, Jw5, Jw6]; J = [Jv; Jw]; end % 求解齐次变换矩阵的函数 function T = get_ht(d, theta, a, alpha) ct = cos(theta); st = sin(theta); ca = cos(alpha); sa = sin(alpha); T = [ct, -st*ca, st*sa, a*ct; st, ct*ca, -ct*sa, a*st; 0, sa, ca, d; 0, 0, 0, 1]; end % 绕x轴旋转矩阵的函数 function R = rotx(theta) ct = cos(theta); st = sin(theta); R = [1, 0, 0; 0, ct, -st; 0, st, ct]; end ``` 在上述代码中,`forward_kinematics()`函数用于求解正向运动学,`jacobian()`函数用于求解雅可比矩阵,`get_ht()`函数用于求解齐次变换矩阵,`rotx()`函数用于求解绕x轴旋转矩阵。在主函数中,使用迭代的方式求解逆运动学,并输出关节角度。
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