《机器人技术》实验报告.doc

精品文档工业机器人Matlab仿真实验报告指导老师：姓名：班级：学号：2013年10月28日15欢迎下载15欢迎下载。实验内容（一）（1） 利用三次多项式规划出关节角运动轨迹，并在Matlab环境下绘制出轨迹曲线。题目：假设有一旋转关节的单自由度操作臂处于静止状态时，初始角位置0=15，要求经过3s平滑运动以后该关节停止在终止角f=75的地方，试规划出满足以上要求的关节轨迹。并在Matlab环境下绘制轨迹曲线。(a)0=15, f=75, tf = 3; (b)0=15, f = 45, tf = 4; (c)0=30, f=75, tf = 3; (d)0=30, f=45, tf = 5; (e)0=30, f=60, tf = 3; （2） 熟悉机器人工具箱Robotics Toolbox，阅读robot.pdf文档，应用工具箱中transl、rotx、roty和rotz函数得到平移变换和旋转变换的齐次变换矩阵，而复合变换可以由若干个简单变换直接相乘得到。并与课堂上学习的平移矩阵和旋转矩阵作对比，观察一致性。解：transl 平移变换举例：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：程序如下：transl(0.5,0,0)结果如下：ans = 1.0000 0 0 0.5000 0 1.0000 0 0 0 0 1.0000 0 0 0 0 1.0000Rotx旋转变换举例：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：程序如下：rotx(pi/4)结果如下：ans = 1.0000 0 0 0 0.7071 -0.7071 0 0.7071 0.7071Roty旋转变换举例：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：程序如下：roty(pi/2)结果如下：ans =0.000001.00000 01.000000-1.000000.00000 00 01.0000Rotz旋转变换举例如下：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：程序如下：rotz(-pi/2)结果如下：ans =0.00001.000000-1.00000.00000000 1.0000000 01.0000结论：多次调用函数再组合，和我们学习的平移矩阵和旋转矩阵做个对比，结果是一致的。（3） 在机器人工具箱Robotics Toolbox中，应用Link函数、robot函数构建机器人对象。（详细了解link, robot函数的调用格式）答：link程序如下：L1 = link(0 0 0 0 0);L2 = link(-pi/2 0 0 0 1); % 移动关节L3 = link(0 0 0 0 1); % 移动关节L4 = link(pi/2 0 0 0.4318 0);L5 = link(-pi/2 0 0 0 0);L6 = link(0 0 0 0 0);Robot程序如下：r = robot(L1 L2 L3 L4 L5 L6); %构建机器人 = robot001; % 命名qA = 0 0 0 0 0 0;TB = -0.6533 0.2706 -0.7071 -0.6318 0.4571 -0.6036 -0.6533 0 -0.6036 -0.75 0.2706 0.15 0 0 0 1;qAB = ikine(r, TB); % 对TB进行运动学逆问题求解% 它说明机械手由A到B，关节1需要正向转动1.5708rad，% 关节2和3需要向前移动0.15和0.2m，% 最后三个关节需要各自转动0.3927,0.7854,0.3927radTC = 0.3361 -0.2075 -0.9187 -0.4821 0.8669 -0.3131 0.3879 0.4821 -0.3681 -0.9268 0.0747 0.18 0 0 0 1;Ikine程序如下：qBC = ikine(r, TC) - ikine(r, TB); % 由B到Ct = 0:0.025:2;q = jtraj(qA, qAB, t);Plot程序如下：plot(r, q); % 绘图Robot函数举例：实验内容（二）：（1） 应用Robotics Toolbox工具箱提供的ctraj、jtraj和trinterp函数实现笛卡尔规划、关节空间规划和变换插值。答：ctraj举例程序如下：T0 = transl(1 1 1);T1 = transl(-3 5 2);TC1 = ctraj(T0, T1, 101);t1 = 0:0.01:1;figure, plot(t1, transl(TC1);t2 = 0:0.05:20;r = jtraj(0, 1, t2);TC2 = ctraj(T0, T1, r);figure, plot(t2, transl(TC2);轨迹如下：% jtraj 轨迹规划测试puma560;t = 0:0.05:2; % 在2秒内完成某个动作，采样间隔是50msq, qd, qdd = jtraj(qz, qr, t);figure, plot (t, q)figure, plot3 (t, q(:,2), q(:,3)figure, plot (t, qd)figure, plot (t, qdd)结果如下： % trinterp 进行轨迹差值T0 = transl(1 1 1);T1 = transl(-3 5 2);trinterp(T0, T1, 0)trinterp(T0, T1, 0.3)trinterp(T0, T1, 0.5)trinterp(T0, T1, 0.8)trinterp(T0, T1, 1)结果：由于电脑问题，图片无法显示。（2） 利用Robotics Toolbox工具箱提供的fkine函数实现机器人运动学正问题的求解。% fkine 函数实现机器人运动学正问题的求解puma560t = 0:0.056:2;q = jtraj(qz, qr, t);T = fkine(p560, q); % T是一个三维的矩阵，前两维是44的矩阵代表坐标变化，第三维是时间。结果如下：经过运行，我们得到的是一系列从关节到手部末端执行器的空间T矩阵，其第一个和最后一个如下：T(:,:,1) = 1.0000 0 0 0.4521 0 1.0000 0 -0.1500 0 0 1.0000 0.4318 0 0 0 1.0000T(:,:,36) = 1.0000 0 0 0.0203 0 1.0000 0 -0.1500 0 0 1.0000 0.8636 0 0 0 1.0000实验内容（三）利用Robotics Toolbox工具箱提供的ikine函数实现机器人运动学逆问题的求解。qA = 0 0 0 0 0 0;TB = -0.6533 0.2706 -0.7071 -0.6318 0.4571 -0.6036 -0.6533 0 -0.6036 -0.75 0.2706 0.150 0 0 1;qAB = ikine(r, TB); % 对TB进行运动学逆问题求解% 它说明机械手由A到B，关节1需要正向转动1.5708rad，% 关节2和3需要向前移动0.15和0.2m，% 最后三个关节需要各自转动0.3927,0.7854,0.3927radTC = 0.3361 -0.2075 -0.9187 -0.4821 0.8669 -0.3131 0.3879 0.4821 -0.3681 -0.9268 0.0747 0.180 0 0 1;Ikine程序如下：qBC = ikine(r, TC) - ikine(r, TB); % 由B到C（1） 利用Robotics Toolbox工具箱提供的i