方案反向运动学与MATLAB算法

运动学是运动不考虑运动的原因,如力和力矩的研究。逆运动学是有助于限定一个机器人的运动,以达到期望的位置的方法。例如,为了执行手术任务,在医疗手术中使用的机器人臂需要从初始位置到期望的位置精确的运动。

机器人运动学涉及导出方程来描述机器人的关节参数和尖端或端部执行器之间的解析关系。有两种方法来推导运动方程:

  • 正向运动学。给定的关节角度值,正向运动学方程在坐标空间中计算机器人的末端执行器的位置。
  • 反向运动。鉴于机器人的末端执行器的位置,逆运动学方程计算到端部执行器移动到该位置所需的关节角度。

插图示出了双连杆机器人臂与期望的端部执行器的位置和角度θ1和θ2。

一旦机器人的关节角度使用逆运动学方程计算,可使用来生成运动轮廓雅可比矩阵从初始端部执行器移动到最终位置。雅可比矩阵有助于确定机器人的关节参数和末端执行器的速度之间的关系。

使用MATLAB®和符号数学工具箱™,您可以:

  • 象征性地定义机器人的末端执行器的位置和关节参数如正弦和余弦函数
  • 解决逆运动学方程的关节角度和产生运动分布
  • 计算雅可比系统作为一个象征性表达,以获得关节和机器人的速度之间的关系
  • 转换衍生的表述到MATLAB的功能块,并创建一个Simulink的万博1manbetx®或的Simscape™模型来模拟机器人
  • 相当于生成C代码与其他应用程序纳入

欲了解更多信息,请参阅MATLAB符号数学工具箱

也可以看看:符号数学工具箱机器人编程旋转矩阵积分Arduino的编程与MATLAB和Simulink万博1manbetxArduino的工程套件

密歇根大学开发出的双足机器人控制与基于模型的设计