机械臂避障路径规划：MATLAB代码实现与教程

本资源集合提供了一个基于人工势场方法（Artificial Potential Field, APF）来解决机械臂路径规划问题的MATLAB实现。人工势场方法是一种常用于机器人路径规划的算法，它模拟物理世界的吸引力和斥力来指导机器人避开障碍物并到达目标位置。本资源特别适用于本科和硕士阶段的教育和研究，旨在帮助学习者理解并应用这一技术。 资源文件解释如下： 1. **lynxStart.m**: 这个MATLAB脚本文件可能是整个程序的入口点，用于初始化程序环境和调用其他函数来执行路径规划任务。 2. **potentialFieldStep_group37.m**: 此文件可能包含了计算人工势场中每个步骤势场值的函数。"group37"可能指的是参与项目开发的小组编号或者特定的机器人模型。 3. **calcJacobian_group37.m**: 这个文件包含了计算雅可比矩阵（Jacobian Matrix）的函数。雅可比矩阵在机械臂运动学中起着核心作用，它描述了机器人关节空间速度和任务空间速度之间的映射关系。 4. **runsim.m**: 这是一个模拟运行的主函数，通过调用其他脚本或函数来执行机械臂路径规划的模拟。 5. **forceToTorque_group37.m**: 此文件应该包含了将力转换为扭矩的算法实现，因为在机械臂的控制中，力与关节扭矩是紧密相关的。 6. **robot.mat**: 这是一个MATLAB数据文件，可能包含了机械臂的参数设置，如尺寸、重量、关节限制等，这些参数对于路径规划是必不可少的。 7. **README.md**: 通常包含项目的详细说明，包括如何安装和运行程序、程序的主要组成部分和任何相关的背景信息。 8. **基于改进人工势场法的双机械臂避障路径规划.pdf**: 这是一份论文或研究报告，详细解释了所使用的人工势场算法的改进方法以及双机械臂避障路径规划的理论基础和实验结果。 9. **1.png**: 可能是一张图片，展示算法的运行结果或模拟环境的可视化图。 10. **autograder**: 这个目录或文件可能用于自动化测试，确保代码的正确性和性能符合既定标准。 针对以上内容，我们可详细讨论以下几个方面： 1. **MATLAB基础与应用**： MATLAB是MathWorks公司开发的一种高性能数值计算和可视化软件，广泛应用于工程和科学研究。MATLAB提供了一个高级语言环境，允许快速算法开发、数据分析和可视化。在本资源中，MATLAB用于实现机械臂的路径规划算法。 2. **机械臂路径规划**： 机械臂路径规划是机器人学中的一个关键领域，它涉及到机械臂从起始位置移动到目标位置的路径和运动序列的计算，同时避免碰撞和优化某些性能指标（如最短路径、最小能量消耗等）。 3. **人工势场法（APF）**： 人工势场法是一种启发式方法，模拟物理力场中的势能函数来指导机器人运动。在该方法中，目标位置产生吸引势，而障碍物则产生排斥势。机械臂在势场中运动时，会受到相应的力的影响，引导其避开障碍物并朝向目标。 4. **雅可比矩阵**： 雅可比矩阵在机械臂的运动学分析中扮演着核心角色，它描述了关节空间到操作空间（末端执行器位置和姿态）的导数映射。计算雅可比矩阵对于确定机械臂在给定关节速度下的末端执行器速度至关重要。 5. **模拟与测试**： 通过编写脚本文件如runsim.m，可以在MATLAB中模拟机械臂的运动和路径规划算法的执行效果。同时，autograder文件夹说明了自动化测试工具的存在，这有助于验证代码的正确性和稳定性。 总体而言，本资源为教研和学习提供了实用的工具和详尽的文档，帮助研究者和学生深入理解并应用人工势场法于机械臂路径规划，同时熟悉MATLAB环境下相关算法的开发和模拟过程。