Matlab实现类人机器人运动学与动态模拟代码解析

资源摘要信息: "N-R法Matlab代码-IntroductionToHumanoidRobotics: Springer的《类人机器人简介》的Matlab代码" N-R法（Newton-Raphson方法）是一种在Matlab中用于求解方程或方程组的数值方法，特别适用于在机器人学中解决逆运动学问题。本资源包含了针对Springer出版社出版的《类人机器人简介》一书提供的Matlab代码实例，这些代码用于演示和实现人形机器人运动学、动力学以及动态模拟中的相关算法和计算。 具体知识点包括但不限于： 1. 运动学（Kinematics）: 运动学是研究物体运动的学科，不考虑力和质量的影响。在人形机器人领域，运动学尤为重要，因为它涉及到机器人各关节角度与其末端执行器（手或脚）的位置和方向之间的数学关系。 - ulink_example：展示了如何使用递归编程方法来模拟机械臂的运动。 - fk_random：用于绘制具有任意关节角度的两足机器人的图形，通过随机生成关节角度，来模拟不同运动姿态。 - ik_random：演示了如何为具有随机脚部位置和方向的机器人求解逆运动学。 - ik_random2：与ik_random类似，但包含了数值方法来求解逆运动学问题。 - ik_stretch_NR：实现了在存在奇异性（即某些运动姿态下无法通过常规方法求解逆运动学）情况下的N-R法求解逆运动学，展示了该方法在特定问题下的行为。 - ik_stretch_LM：利用Levenberg-Marqardt方法解决了与ik_stretch_NR类似的问题，但采用了不同的数值优化技术，该方法在处理奇异性和收敛性方面表现出更好的鲁棒性。 2. ZMP（Zero Moment Point）和动力学（Dynamics）: ZMP是评估机器人平衡状态的重要指标，特别是在双足行走时。CoM（Center of Mass，质心）投影的计算对于机器人的稳定性和行走策略至关重要。 - calculate_zmp：演示了如何计算并显示两足机器人的ZMP位置和CoM投影，这对于理解机器人的平衡和运动规划非常有帮助。 3. 动态模拟（Dynamic Simulation）: 动态模拟是指在计算机上模拟物体的运动，考虑到作用在物体上的力和物体的惯性特性。 - bodybody_rotate：在零重力环境下，演示了刚体旋转的动画模拟，这对于学习和理解刚体动力学非常有帮助。 - screw_motion：展示了在恒定空间速度下刚体的单向运动，通过这种方式可以学习空间中刚体运动的基本概念。 - rigid_body_fly：提供了在零重力环境下刚体平移和旋转的动态模拟，是研究空间力学和运动学的一个重要案例。 4. 代码库使用说明：通过在Matlab命令行中输入指定的命令，用户可以运行这些代码，观察和学习如何使用Matlab进行人形机器人的运动学和动力学分析。每个代码片段都附有详细注释，帮助用户理解算法的工作原理。 标签“系统开源”表明本资源所提供的Matlab代码和相关的教学材料是开放源代码的，这意味着用户可以自由地使用、修改和分发这些代码，以适应自己的研究和教学需要。开源的特性促进了学术交流和技术共享，有助于推动机器人学及相关领域的创新和发展。 最后，压缩包子文件的名称“IntroductionToHumanoidRobotics-master”表明这些资源是《类人机器人简介》一书配套代码的主版本，通常包含多个文件和文件夹，涵盖了书中介绍的各类算法和模拟案例。用户应解压该文件到一个合适的位置，并在Matlab环境中运行其中的脚本文件来执行相应的仿真任务。