《机器人技术》实验报告

1、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。1 欢迎下载精品文档实验内容（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, t f = 3;(b) 0=15,f = 45, tf = 4;(c) 0=30,f =75, t f = 3;(d) 0=30,f

2、 =45, tf = 5;(e) 0=30,f =60, t f = 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 =1.0000000.500001.0000000

3、01.000000001.0000Rotx 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 ：。2 欢迎下载精品文档程序如下： rotx(pi/4)结果如下： ans =1.0000000 0.7071 -0.70710 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 =0.000001.0000001.000000-1.000000.000000001.0000Rotz 旋转变换举例如下：机器人绕z 轴旋转 -90 度，那么

4、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 =0.00001.000000-1.00000.000000001.000000001.0000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 欢迎下载精品文档（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(

5、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 -0.63180.4571 -0.6036 -0.6533 0-0.6036 -0.75 0.2706 0.150001;qAB = ikine(r, TB);%对 TB 进行运动

6、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 0.3927,0.7854,0.3927rad。4 欢迎下载精品文档TC = 0.3361 -0.2075 -0.9187 -0.48210.8669 -0.3131 0.3879 0.4821-0.3681 -0.9268 0.0747 0.180001;Ikine程序如下：qBC = ikine(r, TC) - ikine(r, TB);%由 B 到 Ct = 0:0.025:2;q = jtraj(qA, qA

7、B, t);Plot 程序如下： plot(r, q);%绘图Robot 函数举例：0.40.2Z0robot001-0.2x zy-0.400.20-0.2-0.2-0.4-0.4YX。5 欢迎下载精品文档实验内容（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(

8、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：。6 欢迎下载精品文档543210-1-2-301% 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)fi

9、gure, plot (t, qd)figure, plot (t, qdd)。7 欢迎下载精品文档结果如下：2.521.510.50-0.5-1-1.5-2-2.500.81.821.510.50-0.5-1-1.500.81.82。8 欢迎下载精品文档0-0.5-1-1.5-221.5211.510.50.50021.510.50-0.5-1-1.5-0.81.82。9 欢迎下载精品文档% trinterp进行轨迹差值T0 = transl(1 1 1);T1 = tran

10、sl(-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4×4 的矩阵代表坐

11、标变化，第三维是时间。10 欢迎下载精品文档结果如下：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) =1.0000000.452101.00000-0.1500001.00000.43180001.0000T(:,:,36) =1.0000000.020301.00000-0.1500001.00000.86360001.0000。11 欢迎下载精品文档实验内容（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

12、-0.7071 -0.63180.4571 -0.6036 -0.6533 0-0.6036 -0.75 0.2706 0.150001;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 -0.48210.8669 -0.3131 0.3879 0.4821-0.3681 -0.9268 0.0747 0.180001;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inertia函数计算机械臂关节空间的惯性矩阵。12 欢迎下载精品文档（ 2）在机器人轨迹规划之后，利用 Robotics Toolbox 工具箱中的 plot 函数来