基于指数积公式的机器人运动学模型代码
时间: 2024-01-05 09:03:46 浏览: 37
以下是基于指数积公式的机器人运动学模型代码,其中包含了机器人的位姿转换、正逆运动学计算等功能。
```python
import numpy as np
class RobotKinematics:
def __init__(self, dh_params):
self.dh_params = dh_params
def fwd_kinematics(self, joint_angles):
"""
前向运动学计算
:param joint_angles: 关节角度数组
:return: 末端执行器的位姿
"""
T = np.eye(4)
for i in range(len(self.dh_params)):
alpha, a, d, theta = self.dh_params[i]
T_i = np.array([
[np.cos(joint_angles[i]), -np.sin(joint_angles[i]) * np.cos(alpha), np.sin(joint_angles[i]) * np.sin(alpha), a * np.cos(joint_angles[i])],
[np.sin(joint_angles[i]), np.cos(joint_angles[i]) * np.cos(alpha), -np.cos(joint_angles[i]) * np.sin(alpha), a * np.sin(joint_angles[i])],
[0, np.sin(alpha), np.cos(alpha), d],
[0, 0, 0, 1]
])
T = T @ T_i
return T
def inv_kinematics(self, pose):
"""
逆运动学计算
:param pose: 末端执行器的位姿
:return: 关节角度数组
"""
l1, l2, l3 = self.dh_params[0][1], self.dh_params[1][1], self.dh_params[2][2]
px, py, pz = pose[0, 3], pose[1, 3], pose[2, 3]
theta1 = np.arctan2(py, px)
s1, c1 = np.sin(theta1), np.cos(theta1)
k = (px**2 + py**2 + pz**2 - l1**2 - l2**2 - l3**2) / (2 * l2 * l3)
theta3 = np.arctan2(np.sqrt(1 - k**2), k)
s3, c3 = np.sin(theta3), np.cos(theta3)
theta2 = np.arctan2(pz - l1, np.sqrt(px**2 + py**2)) - np.arctan2(l3 * s3, l2 + l3 * c3)
s2, c2 = np.sin(theta2), np.cos(theta2)
return np.array([theta1, theta2, theta3])
```
其中,`dh_params` 是机器人的 DH 参数,以列表形式给出。`fwd_kinematics` 方法计算机器人的前向运动学,输入为关节角度数组,输出为末端执行器的位姿;`inv_kinematics` 方法计算机器人的逆运动学,输入为末端执行器的位姿,输出为关节角度数组。