已知2关节机械臂(平面2R型)其中,连杆长度(L_1,L_2)=[1,0.5]m ,连杆质心集中与中心部位,(m_1,m_2)=[1,0.5]kg,转动惯量I=□1/3ml^2,靶心距离机械臂坐标原点(机械臂基座中心位置)5m,高度2m。铅球重1kg,关节最大角加速度2rad/s^2 。 【不考虑空气阻力,重力加速度g=9.8m/s²】 1)、如何操控机械臂抛出铅球击中靶标?(误差0.01m) 2)、使用MATLAB绘制出铅球从初始状态开始到击中靶标的轨迹; 3)、给出其运动过程中的关节轨迹、关节速度、加速度轨迹 4)、使用MATLAB给出动态运动效果展示 注意:机械臂初始位置的选择(自然下垂、水平位置等)
时间: 2024-04-07 17:29:44 浏览: 166
针对您提出的问题,我将为您逐一解答:
1. 如何操控机械臂抛出铅球击中靶标?
为了实现机械臂抛出铅球击中靶标,需要进行机械臂的运动规划和控制。运动规划需要确定机械臂关节的轨迹,从而达到铅球的预定位置。控制器需要根据运动规划的结果进行关节控制,从而实现机械臂的运动。具体控制方法可以采用PID控制器等常见的控制方法。同时,为了保证精度,需要在控制器中加入反馈控制,根据实际运动情况对机械臂进行校正。最终,通过不断优化控制器参数,可以使机械臂准确抛出铅球,并击中靶标。
2. 使用MATLAB绘制出铅球从初始状态开始到击中靶标的轨迹
在MATLAB中,可以采用动力学模型来模拟机械臂的运动。具体步骤如下:
首先,需要建立机械臂的动力学模型,包括运动学和动力学方程。在建立模型时需要考虑机械臂的质量、惯性等因素,同时需要考虑铅球的运动轨迹,以及机械臂和铅球之间的相互作用。
然后,可以采用数值方法(如欧拉法、龙格-库塔法等)求解动力学方程,得到机械臂和铅球的运动轨迹。同时,可以根据所需精度对数值求解方法进行优化,以得到更加准确的运动轨迹。
最后,使用MATLAB的绘图工具,可以绘制出机械臂和铅球的运动轨迹,从初始状态到击中靶标的过程。
3. 给出其运动过程中的关节轨迹、关节速度、加速度轨迹
在机械臂运动过程中,需要确定机械臂的每个关节的轨迹、速度和加速度。可以采用正运动学和逆运动学方法,从机械臂的运动学方程中求解出关节的位置、速度和加速度。具体步骤如下:
首先,需要建立机械臂的正运动学方程,从关节角度计算出机械臂的末端位置。
然后,可以采用逆运动学方法,从机械臂末端位置计算出关节角度。在逆运动学计算中,需要考虑机械臂的约束条件,如关节角度范围、工作空间限制等。
最后,可以根据关节角度求解出关节的速度和加速度,从而得到机械臂每个关节的轨迹、速度和加速度。
4. 使用MATLAB给出动态运动效果展示
在MATLAB中,可以采用Simulink工具箱来建立机械臂的动态模型,从而实现机械臂的动态仿真。具体步骤如下:
首先,需要建立机械臂的动态模型,包括机械臂的运动学和动力学方程。可以采用Simulink中的Simscape工具箱来建立机械臂模型,包括关节、连杆、铅球等组件。
然后,可以采用Simulink的模拟功能,对机械臂进行动态仿真。可以通过调整控制器参数、运动规划算法等方式,优化机械臂的运动效果。
最后,可以通过Simulink的图像显示功能,实时展示机械臂的动态运动效果,包括关节轨迹、铅球轨迹等。同时,可以根据需要对仿真结果进行分析和评估,以得到更加准确的机械臂控制方案。
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