MATLAB计算机器人运动学:正逆解
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更新于2024-09-19
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"该资源是关于使用MATLAB进行机器人运动学计算的一个函数——robotKine,主要功能是计算PUMA560机器人的正向和逆向运动学解。"
在机器人学中,运动学是研究机器人各关节运动与末端执行器位姿之间关系的学科。MATLAB作为一个强大的数学计算软件,常被用于解决这类问题。在这个特定的MATLAB函数`robotKine`中,我们可以看到它被设计来处理PUMA560机器人模型的运动学正解和逆解。
正向运动学(Forward Kinematics)是从关节变量(angles)到末端执行器(End Effector)在空间中的位置和姿态的转换。在这个函数中,当`key`参数设置为'f'时,表示执行正向运动学计算。根据描述,输入参数`ws`和`we`可能是初始和最终的关节角度,而`t`则表示时间向量。如果`ws`和`we`相同,那么`t`可以随意输入,这可能对应于计算某个固定角度下的位姿轨迹。如果`ws`和`we`不同,则可能是在指定的时间段内计算整个轨迹。
逆向运动学(Inverse Kinematics)则是相反的过程,即从末端执行器的目标位置和姿态反推出所需的关节角度。当`key`设置为'i'时,函数执行逆向运动学计算。此时,输入的`ws`和`we`是4x4的齐次变换矩阵,分别代表起始和终止的末端执行器位姿,而`t`仍然是时间向量。
函数内部,通过循环遍历各个时间点,利用关节角度计算末端执行器在3D空间中的坐标(nx, ny, nz),并构造4x4的变换矩阵`T`。这里涉及了三角函数和矩阵运算,以求得每个时刻的位姿。注意,代码中还定义了PUMA560机器人的特定参数,如关节d4、a2和d2,这些参数对于具体机器人的运动学建模至关重要。
这个MATLAB函数提供了一个方便的工具,用于研究PUMA560机器人的运动学特性,无论是用于路径规划还是控制系统的设计,都能发挥重要作用。用户只需根据实际需求调整输入参数,即可获得相应的运动学解。
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