3-rps并联机器人工作空间分析,杆长可变、静平台边长可变,动平台边长可变,matlab程序,考虑机构的运动学特性、运动学约束,需要完整工作空间,不使用机器人工具箱
时间: 2024-01-06 16:03:40 浏览: 159
好的,我明白了你的问题。下面给出基于Matlab的3-rps并联机器人工作空间分析程序:
首先,我们需要定义机器人的运动学参数:
```matlab
% 机器人参数定义
l1 = 1; % 第一根杆长
l2 = 1; % 第二根杆长
l3 = 1; % 第三根杆长
a = 1; % 静平台边长
b = 1.5; % 动平台边长
h = 0.5; % 平台高度
```
然后,我们需要定义机器人的运动学模型,包括正向运动学和逆向运动学:
```matlab
% 机器人运动学模型
function [x, y, z] = forward_kinematics(theta1, theta2, theta3, l1, l2, l3, a, b, h)
% 正向运动学
c1 = cos(theta1); s1 = sin(theta1);
c2 = cos(theta2); s2 = sin(theta2);
c3 = cos(theta3); s3 = sin(theta3);
x = l1*c1 + l2*c1*c2 + l3*c1*c2*c3 + a/2;
y = l1*s1 + l2*s1*c2 + l3*s1*c2*c3 + b/2;
z = -l2*s2 - l3*s2*c3 + h;
end
function [theta1, theta2, theta3] = inverse_kinematics(x, y, z, l1, l2, l3, a, b, h)
% 逆向运动学
theta1 = atan2(y-b/2, x-a/2);
D = (x-a/2)^2 + (y-b/2)^2 + (z-h)^2;
theta2 = atan2(z-h, sqrt(D-(l2+l3*cos(theta3))^2)) - atan2(l3*sin(theta3), l2+l3*cos(theta3));
theta3 = acos((D-l2^2-l3^2)/(2*l2*l3));
end
```
接下来,我们需要计算机器人的工作空间,这里我们采用的是网格法。首先定义工作空间的边界,然后在工作空间内生成一组网格点,计算每个点的逆向运动学解,判断是否在机器人的工作空间内:
```matlab
% 计算机器人工作空间
% 定义工作空间边界
x_min = -2; x_max = 2;
y_min = -2; y_max = 2;
z_min = -2; z_max = 2;
step = 0.05; % 网格步长
% 生成网格点
x_range = x_min:step:x_max;
y_range = y_min:step:y_max;
z_range = z_min:step:z_max;
[X, Y, Z] = meshgrid(x_range, y_range, z_range);
% 判断每个点是否在工作空间内
W = zeros(size(X));
for i = 1:size(X, 1)
for j = 1:size(X, 2)
for k = 1:size(X, 3)
x = X(i,j,k); y = Y(i,j,k); z = Z(i,j,k);
% 判断是否在工作空间内
[theta1, theta2, theta3] = inverse_kinematics(x, y, z, l1, l2, l3, a, b, h);
if ~isnan(theta1) && ~isnan(theta2) && ~isnan(theta3)
[x_, y_, z_] = forward_kinematics(theta1, theta2, theta3, l1, l2, l3, a, b, h);
if norm([x_, y_, z_] - [x, y, z]) < 1e-3
W(i,j,k) = 1;
end
end
end
end
end
```
最后,我们可以将工作空间可视化:
```matlab
% 可视化机器人工作空间
figure(1);
isosurface(X, Y, Z, W, 0.5);
axis equal;
xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('z');
```
这样,我们就得到了3-rps并联机器人的工作空间分析程序。注意,在计算机器人的运动学模型和工作空间时,我们需要考虑机构的运动学特性和运动学约束。
希望这个程序对你有帮助!
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