Matlab仿真法求解机器人工作空间的研究
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更新于2024-08-23
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"基于Matlab的机器人工作空间求解方法 (2009年),作者:赵燕江,张永德,姜金刚,邵俊鹏,发表于《机械科学与技术》2009年第28卷第12期"
本文探讨了机器人工作空间的求解方法,特别提出了一种新的策略——基于Matlab的仿真法。机器人工作空间是机器人能够到达的所有位置的集合,是设计和分析机器人作业能力的关键因素。传统的求解方法通常依赖于机器人运动学的正解和反解,这涉及到复杂的数学运算,特别是对于高自由度的机器人来说,计算过程既耗时又困难。
作者指出,他们利用Matlab/Simulink中的SimMechanics工具箱来建立机器人的结构模型。SimMechanics是Matlab的一个扩展,专门用于物理系统建模和仿真,能方便地模拟机械系统的动态行为。通过该工具箱,可以直观地构建机器人的连杆结构,然后通过仿真追踪机器人手臂末端的运动轨迹。在仿真过程中,记录下末端执行器在各个时刻的位置坐标,这些坐标点构成了机器人工作空间的边界。
相比传统的运动学求解和极限理论编程,仿真法有明显优势。它避免了直接求解正反解的难题,简化了程序设计,使得计算过程更加直观和高效。同时,这种方法也降低了编程的复杂性,因为大部分工作由SimMechanics自动完成。
此外,作者还对比了仿真法与蒙特卡洛法。蒙特卡洛法是一种统计模拟方法,通过大量随机抽样来解决问题。尽管这种方法在某些情况下有效,但可能需要大量的计算时间,且图形效果和数值精度可能不如仿真法。实验结果显示,仿真法在求解速度、图形表现和数值准确性上都优于蒙特卡洛法,表明了其在机器人工作空间求解上的优越性。
总结来说,基于Matlab的机器人工作空间求解方法通过SimMechanics的仿真功能,提供了一种更简便、高效的解决方案,尤其适用于复杂机器人系统的分析。这一方法的提出,不仅简化了工作空间的计算,也为机器人设计和控制提供了新的思路,对于机器人领域的研究和发展具有积极的意义。
2021-05-17 上传
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