基于MATLAB的机械手避碰路径规划与模拟

"该资源是一篇2013年的工程技术论文，主要探讨了机械手的避碰路径规划问题。文章采用离线运动规划方法，通过计算机程序搜索二维机械手臂在平面直角坐标系中的避碰路径，以确保手臂关节角度的合理设定。在规划过程中，用基本几何形状替代手臂和障碍物的外形，以判断是否存在碰撞情况。同时，利用MATLAB软件创建手臂和障碍物的三维模型，结合程序计算的关节角度进行避碰运动模拟，以视觉验证路径的可行性和安全性。 论文首先介绍了工作区域的离散化方法，将工作区域划分为不同区间，障碍物区用0表示，其他区间则用整数标记，整数值越小表示距离障碍物越近，便于路径规划。以一个全转动关节的三连杆机械手臂为例，障碍物被简化为基本几何形体。路径规划中，论文采用了简化后的距离图示法，直接找出障碍物的碰撞区间并离散化为节点，以进行碰撞检查。同时，通过平面解析的方法计算关节角度，避免了复杂的逆向运动学计算。 论文的核心是机械手臂的运动学分析，包括正向运动学和逆向运动学。正向运动学是从关节变量出发，计算出末端执行器的位置和姿态，其解通常是唯一的。而逆向运动学则是已知末端位置和姿态，求解关节变量，通常存在多个解，分析更为复杂。文中特别提到了D-H参数法（Denavit-Hartenberg Parameters）来描述机械手臂的坐标变换，每个杆臂都有对应的坐标系，通过旋转矩阵R和位置向量P来表示位姿。 通过D-H参数法，可以建立机械手臂各关节之间的坐标变换关系，计算出每个杆臂的运动状态。这在避碰路径规划中至关重要，因为正确计算关节角度可以确保机械手臂在避开障碍物的同时完成预定任务。最终，所有这些理论和计算都在MATLAB环境中进行了实体建模和动态模拟，提供了直观的验证手段，确保避碰路径的实际可行性。 这篇论文详细阐述了机械手避碰路径规划的算法和技术，包括离散化处理、路径规划策略、运动学分析和MATLAB的仿真验证，对于理解机械手臂的避碰控制以及相关算法设计具有重要参考价值。"