matlab中robotics_toolbox的函数解说

1、.word可编辑.matlab 中 robotics toolbox 的函数解说1 . PUMA560 的 MATLAB 仿真要建立PUMA560的机器人对象，首先我们要了解 PUMA560的D-H参数，之后我们可以利用Robotics T oolbox工具箱中的link和robot函数来建立 PUMA560的机器人对象。其中link函数的调用格式：L = LINK(alpha A theta D)L =LINK(alpha A theta D sigma)L =LINK(alpha A theta D sigma offset)L =LINK(alpha A theta D, CONVENT

2、ION)L =LINK(alpha A theta D sigma, CONVENTION)L =LINK(alpha A theta D sigma offset, CONVENTION)参数CONVENTION 可以取standard 和modified 淇中standard 代表采用标准的 D-H参数，modified 代表采用改进的 D-H参数。参数alpha 代表扭转角，参数A代表杆件长度，参数theta代表关节角，参数D代表横距，参数sigma代表关节类型：0代表旋转关节非0代表移动关节。另外LINK还有一些数据域：LINK.alpha%返回扭转角LINK.A%返回杆件长度LINK

3、.theta%返回关节角LINK.D%返回横距LINK.sigma%返回关节类型LINK.RP%返回R（旋转）或P（移动）LINK.mdh%若为标准D-H参数返回0,否则返回1LINK.offset%返回关节变量偏移LINK.qlim%返回关节变量的上下限min maxLINK.islimit(q)%如果关节变量超限，返回-1,0, +1LINK.I%返回一个3X3对称惯性矩阵LINK.m%返回关节质量LINK.r%返回3X1的关节齿轮向量LINK.G%返回齿轮的传动比LINK.Jm%返回电机惯性LINK.B%返回粘性摩擦LINK.Tc%返回库仑摩擦LINK.dhreturn legacy D

4、H rowLINK.dynreturn legacy DYN row其中robot函数的调用格式：ROBOT%创建一个空的机器人对象ROBOT(robot)% 创建 robot 的一个副本ROBOT(robot, LINK)%用LINK来创建新机器人对象来代替robotROBOT(LINK, .)%用LINK来创建一个机器人对象ROBOT(DH, .)%用D-H矩阵来创建一个机器人对象ROBOT(DYN, .)%用DYN矩阵来创建一个机器人对象2 .变换矩阵利用 MATLAB中Robotics Toolbox工具箱中的transl、rotx、roty和rotz可以实现用齐次变换矩阵表示平移变换

5、和旋转变换。下面举例来说明：A机器人在x轴方向平移了 0.5米，那么我们可以用下面的方法来求取平移变换后的齐次矩阵： transl(0.5,0,0)ans =1.0000000.500001.000000001.000000001.0000B机器人绕x轴旋转45度，那么可以用rotx来求取旋转后的齐次矩阵 rotx(pi/4)ans =1.000000000.7071-0.7071000.70710.707100001.0000C机器人绕y轴旋转90度，那么可以用roty来求取旋转后的齐次矩阵 roty(pi/2) ans =0.000001.0000001.000000-1.000000.0

6、00000001.0000D机器人绕z轴旋转-90度，那么可以用rotz来求取旋转后的齐次矩阵 rotz(-pi/2) ans =0.00001.000000-1.00000.000000001.000000001.0000当然，如果有多次旋转和平移变换，我们只需要多次调用函数在组合就可以了。另外，可以和我们学习的平移矩阵和旋转矩阵做个对比，相信是一致的。3轨迹规划利用Robotics Toolbox提供的ctraj、jtraj和trinterp函数可以实现笛卡尔规划 、关节空间 规划和变换插值。其中ctraj函数的调用格式：TC = CTRAJ(T0, T1, N)TC = CTRAJ(T0

7、, T1, R)参数TC为从T0到T1的笛卡尔规划轨迹，N为点的数量，R为给定路径距离向量，R的每 个值必须在0到1之间。其中jtraj函数的调用格式：Q QD QDD = JTRAJ(Q0, Q1, N)Q QD QDD = JTRAJ(Q0, Q1, N, QD0, QD1)Q QD QDD = JTRAJ(Q0, Q1, T)Q QD QDD = JTRAJ(Q0, Q1, T, QD0, QD1)参数Q为从状态Q0至ij Q1的关节空间规划轨迹，N为规划的点数，T为给定的时间向量的长度，速度非零边界可以用 QD0和QD1来指定。QD和QDD为返回的规划轨迹的速度和 加速度。其中trin

8、terp函数的调用格式：TR = TRINTERP(T0, T1, R)参数TR为在T0和T1之间的坐标变化插值，R需在0和1之间。要实现轨迹规划，首先我们要创建一个时间向量 ，假设在两秒内完成某个动作 ，采样间隔 是 56ms ,那么可以用如下的命令来实现多项式轨迹规划：t=0:0.056:2; q,qd,qdd=jtraj(qz,qr,t);其中t为时间向量，qz为机器人的初始位姿，qr为机器人的最终位姿，q为经过的路径点 qd为运动的速度，qdd为运动的加速度。其中q、qd、qdd都是六列的矩阵，每列代表每 个关节的位置、速度和加速度。如q(:,3)代表关节3的位置，qd(:,3)代表关

9、节3的速度， qdd(:,3)代表关节3的加速度。4运动学的正问题利用Robotics T oolbox中的fkine函数可以实现机器人运动学正问题的求解。其中fkine函数的调用格式：TR = FKINE(ROBOT, Q)参数ROBOT为一个机器人对象，TR为由Q定义的每个前向运动学的正解。以PUMA560为例，定义关节坐标系的零点qz=0 0 0 0 0 0,那么fkine(p560,qz)将返回最后一个关节的平移的齐次变换矩阵。如果有了关节的轨迹规划之后，我们也可以用fkine来进行运动学的正解。比如：t=0:0.056:2; q=jtraj(qz,qr,t); T=fkine(p56

10、0,q);返回的矩阵T是一个三维的矩阵，前两维是4X4的矩阵代表坐标变化，第三维是时间。5运动学的逆问题利用Robotics T oolbox中的ikine函数可以实现机器人运动学逆问题的求解。其中ikine函数的调用格式：Q = IKINE(ROBOT, T)Q = IKINE(ROBOT, T, Q)Q = IKINE(ROBOT, T, Q, M)参数ROBOT为一个机器人对象，Q为初始猜测点(默认为0) , T为要反解的变换矩阵。当反解的机器人对象的自由度少于6时，要用M进行忽略某个关节自由度。有了关节的轨迹规划之后，我们也可以用ikine函数来进行运动学逆问题的求解。比如：t=0:0

11、.056:2;T1=transl(0.6,-0.5,0);T2=transl(0.4,0.5,0.2); T=ctraj(T1,T2,length(t);q=ikine(p560,T);我们也可以尝试先进行正解，再进行逆解，看看能否还原。Q=0 -pi/4 -pi/4 0 pi/8 0; T=fkine(p560,q); qi=ikine(p560,T);6动画演示有了机器人的轨迹规划之后，我们就可以利用Robotics Toolbox 中的plot函数来实现对规划路径的仿真。puma560;T=0:0.056:2; q=jtraj(qz,qr,T); plot(p560,q);当然，我们也可

12、以来调节PUMA560的六个旋转角，来实现动画演示。drivebot(p560)例子：L1 = LINK(0 0 pi/2 0 0,standard)L2 = LINK(-pi/2 0.150 pi/2 0 0,standard)L3=LINK(0 0.57 0 0 0,standard);r = robot(L1 L2 L3) = Mdrivebot(r)利用MATLAB中的Link函数进行机器人建模:L1 =Iink (0 0 -pi/2 0 1 d mod ) ：L2 =link( pi/2 0 pi/2 0 0 , mod)；L3=linkC0 1150 0 0 0/mod

13、L4=link (pi/2 0() 1466 0 , mod )：L5=link(Epi/2 -188 0 0 0/mod*)；hithd=robot(L Thithdrobot 0 ;%建立机器人模型 clear Lhithd,name= * hithdrobot；(hivebot (hithd) %驱动机器人模型生成例理壮）：利用ftoboc工具箱中的Pllbol函数位制三维运动仿真动画e%下面的link函数中参数依次为D - H的Hpha, A/he% Dnuxi指采用Craip%标记法LIU bnk(0 0 0 0.2 0 JmotT)； e,4r mhcit(L J MiHuifueturer, Commenl) i % 将以上参数赋 F rob调函数 ql =lina|H（03 14tn）%生成一辄关节角l变化的数值向量 q2山邛”式0,1.57E）；骑生成一组美节用2变化的数值向艮LUI = lmk(pi/2 0 L|3|=linli(00.2L|41-link(00.2LS=link