参照课件末尾的两连杆机械手,已知连杆参数(D-H参数)表格,建立机器人的动力学模型,可选择 Newton-Euler两种方法中的一种进行建模
时间: 2024-02-09 14:07:14 浏览: 27
好的,我可以帮您解答这个问题。
首先,我们需要根据已知的连杆参数(D-H参数)表格来建立机器人的运动学模型,可以使用正运动学方法求出机器人的位姿矩阵。然后,我们可以使用欧拉角或四元数来表示机器人的姿态。
接下来,我们需要建立机器人的动力学模型。这里提到了两种方法:Newton-Euler方法和Lagrange-Euler方法。其中,Newton-Euler方法是基于牛顿定律和欧拉角速度方程的,而Lagrange-Euler方法则是基于拉格朗日方程和欧拉角加速度方程的。
如果您选择使用Newton-Euler方法建立机器人的动力学模型,可以按照以下步骤进行:
1. 计算机器人的质心位置和惯量矩阵。
2. 计算每个连杆的线速度和角速度。
3. 计算每个连杆的线加速度和角加速度。
4. 计算每个连杆的力和力矩。
5. 通过牛顿定律和欧拉角速度方程,得到机器人的动力学方程。
需要注意的是,Newton-Euler方法比较繁琐,但计算速度较快,适用于计算机器人的动力学模型。
希望这些信息能对您有所帮助!
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参照课件末尾的两连杆机械手,已知连杆参数(D-H参数)表格,建立机器人的动力学模型,可选择 Newton-Euler进行matlab仿真建模
好的,我可以为您提供一个简单的 MATLAB 代码示例,用于建立两连杆机械手的动力学模型,使用 Newton-Euler 方法进行计算。
首先,我们需要定义机器人的 DH 参数,这里假设机器人的 DH 参数如下:
| 连杆 | alpha(i-1) | a(i-1) | d(i) | theta(i) |
|------|------------|--------|------|----------|
| 1 | 0 | 0 | 0 | q1 |
| 2 | 0 | l1 | 0 | q2 |
其中,alpha(i-1) 表示第 i 个连杆绕着第 i-1 个连杆的 z 轴旋转的角度,a(i-1) 表示第 i 个连杆在第 i-1 个连杆的 x 轴方向的长度,d(i) 表示第 i 个连杆在第 i-1 个连杆的 z 轴方向的长度,theta(i) 表示第 i 个连杆绕着第 i 个连杆的 z 轴旋转的角度。
然后,我们可以定义机器人的重力加速度和每个连杆的质量和长度:
g = [0; 0; -9.81];
m1 = 1;
m2 = 1;
l1 = 1;
l2 = 1;
接下来,我们可以定义机器人的初始状态,这里假设机器人的初始状态为 [0; 0; 0; 0],即四个关节角度均为 0。
q = [0; 0; 0; 0];
然后,我们可以使用以下代码计算机器人的动力学模型:
% 计算机器人的正运动学
T01 = dh2mat(alpha(1), a(1), d(1), q(1));
T12 = dh2mat(alpha(2), a(2), d(2), q(2));
T02 = T01 * T12;
% 计算机器人的运动学参数
z0 = [0; 0; 1];
z1 = T01(1:3, 3);
z2 = T02(1:3, 3);
p1 = T01(1:3, 4);
p2 = T02(1:3, 4);
Jv1 = cross(z0, p2 - p1);
Jv2 = z2;
Jw1 = z0;
Jw2 = z2;
% 计算机器人的惯性矩阵
I1 = diag([m1*l1^2/12, m1*l1^2/12, m1*l1^2/12]);
I2 = diag([m2*l2^2/12, m2*l2^2/12, m2*l2^2/12]);
H1 = I1 + m1*(skew(p1)^2);
H2 = I2 + m2*(skew(p2)^2);
% 计算机器人的动力学参数
v0 = [0; 0; 0];
w0 = [0; 0; 0];
a0 = [0; 0; 0];
alpha1 = Jv1' * (H1 * Jv1 + H2 * Jv2) * Jv1;
alpha2 = Jv2' * H2 * Jv2;
beta1 = Jv1' * (H1 * Jv1 + H2 * Jv2) * Jw1;
beta2 = Jv2' * H2 * Jw2;
gamma1 = Jw1' * (H1 * Jw1 + H2 * Jw2) * Jw1;
gamma2 = Jw2' * H2 * Jw2;
F1 = m1 * g;
F2 = m2 * g;
N1 = [0; 0; 0];
N2 = [0; 0; 0];
% 计算机器人的加速度
a2 = a0 + cross(w0, v0) + cross(alpha1, Jv1) + cross(alpha2, Jv2);
a1 = a0 + cross(w0, Jv1) + cross(alpha1, Jv1);
a = [a1; a2];
% 计算机器人的力和力矩
F = [F1; F2];
N = [N1; N2];
f = [F; N];
% 计算机器人的动力学方程
M = [alpha1+alpha2, beta2; beta2, gamma2];
C = [cross(w0, beta1), cross(w0, gamma2*w0); zeros(3, 3), cross(w0, beta2)];
G = [0; 0; 0; -m2*g(3)*l2*cos(q(2))-m1*g(3)*l1*cos(q(1))-m2*g(3)*l1*cos(q(1)+q(2))];
qdd = inv(M) * (f - C*[v0; w0] - G);
最后,我们可以使用 MATLAB 的 ode45 函数进行数值模拟,得到机器人的运动轨迹。
希望这个代码示例能对您有所帮助!
已知连杆参数(D-H参数)表格,建立机器人的动力学模型可选择Lagrange or Newton-Euler两种方法中的一种进行建模
是的,建立机器人的动力学模型可以使用Lagrange或Newton-Euler方法中的一种或两种方法的组合进行建模,具体选择哪一种方法取决于具体的机器人系统和建模目的。Lagrange方法是一种基于能量原理的建模方法,它通过考虑机器人系统的动能和势能的和来建立系统的动力学方程。而Newton-Euler方法则是一种基于牛顿定律的建模方法,它通过考虑机器人系统的质量、加速度和力矩来建立系统的动力学方程。
一般来说,Lagrange方法适用于需要较高精度的建模,因为它可以准确地考虑机器人系统中各个连杆的惯性、重力和约束等因素。而Newton-Euler方法则适用于需要快速计算机器人系统的动力学性能的情况,因为它可以通过递推的方式在较短的时间内计算出系统的动力学方程。
在实际应用中,可以根据具体情况选择Lagrange或Newton-Euler方法进行建模,也可以同时使用两种方法来得到更为准确的动力学模型。