Matlab实现三自由度机器人直线与圆弧轨迹规划

本文主要探讨了在Matlab机器人工具箱中实现三自由度康复机器人运动学分析与轨迹规划的方法。三自由度康复机器人通常具有三个独立的关节，这里通过角度变量q1、q2和q3来表示。运动学分析的关键是计算各个关节角对应下的末端执行器位置和方向。提供的部分代码片段展示了如何计算末端执行器（Px, Py, Pz）在三个坐标轴上的位置，其中涉及到欧拉角的转换和两个链接长度L1和L2的影响。 具体地，运动学方程使用了旋转矩阵来表示关节角q1、q2和q3对末端执行器位置(Nx, Ny, Nz)和方向(Ox, Oy, Oz)的影响。同时，还定义了三个轴向速度(Ax, Ay, Az)以及末端执行器的最终位置(Px, Py, Pz)。这些值随着关节角度的变化而变化，对于机器人在空间中的定位至关重要。 在实际操作中，通过`SerialLink`函数构建了一个串联机器人模型，并使用`teach`函数进行示教，从而确定关节的角度范围（limitmin_1至limitmax_1, limitmin_2至limitmax_2, limitmin_3至limitmax_3）。在进行轨迹规划时，比如直线和圆弧路径，这些限制条件将用于确保关节角度在安全范围内，防止机械臂超出设计能力或导致碰撞。 通过`random`函数设置的`N`（随机次数）参数表明，可能是在进行某种随机路径规划或运动模拟，用以评估机械臂在不同关节角度组合下的性能。这个过程可能涉及到遍历大量关节角度组合，以优化运动轨迹的平滑性和效率。 本文的核心知识点包括：三自由度康复机器人的运动学建模、使用Matlab机器人工具箱进行末端执行器位置和方向的计算、关节角度的限制和路径规划（如直线和圆弧轨迹），以及随机模拟方法在运动学分析中的应用。通过理解并实现这些内容，可以有效地控制和规划康复机器人的动作，提高其在康复治疗或工业自动化中的应用效果。