三維模型

第1章 碼垛機器人軌跡規劃
1.1 軌跡規劃與仿真
1.1.1 機器人模型建立
所設計的機器人由多個連桿機構組成，其關節類型包括旋轉關節和移動關節兩種。利用Matlab中機器人仿真工具箱Robotics Tool中Link和SerialLink兩個函數可建立上肢康復機器人模型[ ] 。其中，Link函數表達式如下：

式中，theta為關節變量；d為偏置距離；alpha為扭轉角；a為連桿長度；sigma表示關節類型（0為旋轉關節，1為移動關節）；modified表示采用改進的D-H建模法，即前置坐標系法。前四個參數分別對應表1中的 ， ， ， 。
具體程序編制如下：

Clear %情況matlab軟件的數據緩存，避免影響本次運行 Clc %清空運行窗口的數據 L(1)=Link([0 0 1.28 pi/2 0 ]); L(2)=Link([pi/2 0 1.28 0 0 ]); L(3)=Link([0 0 1.35 0 0 ]); L(4)=Link([0 0 1.2 0 0 ]); robot= SerialLink(L, 'name' , '碼垛機器人'); %建立碼垛模型 robot.display(); %顯示建立的機器人的DH參數 robot.plotopt={'workspace',[-6,6,-6,6,-6,6],'tilesize',6}; %設置模型空間大小和地磚大小 robot.teach; %畫出模型并進行調控

運行上述程序，即可得到碼垛機器人模型如圖 3-3

圖 3 3碼垛機器人模型

1.1.2 機器人運動軌跡規劃
本文所設計的碼垛機器人是一種RRP機構，即兩個旋轉自由度+一個平移自由度組成。機器人想要按指定的軌跡進行運動，就需要進行軌跡規劃，提前將機器人每個自由度的運動情況設定好，這也是本文研究的重點內容。
已知，軌跡規劃可以在關節空間或者笛卡爾坐標空間進行[ ]。在關節空間進行軌跡規劃，雖然方法簡單，不會產生奇異點，但是，卻不能使機器人末端產生精確的軌跡；而在笛卡爾坐標空間進行軌跡規劃，雖然可以規劃機器人末端位姿，準確實現運動路徑。
笛卡爾坐標軌跡規劃的方法有很多種，現在采用兩種方法進行對比分析：五次多項式軌跡規劃和勻加速勻減速方法。
已知P1起點和P2終點，并設置40步進行規劃

init_ang=[0 pi/5 -pi/6 -pi/6 0];%p1起點 targ_ang=[pi/2 pi/4 -pi/2 -pi/4 0];%p2終點 step=40;%軌跡分為40步 a) 五次多項式軌跡規劃 %jtraj，已知初始和終止的關節角度，利用五次多項式來規劃軌跡。 [q,qd,qdd] = jtraj(init_ang, targ_ang, step);

通過matlab運行上述程序，得到下列運動軌跡、位置曲線圖、速度曲線圖和加速度曲線圖，如下圖所示：

機器人實際運動軌跡

機器人每個自由度運動曲線圖
從上圖可知，五次多項式軌跡規劃的位置曲線圖、速度曲線圖和加速度曲線圖的曲線都很平滑，機器人在運動過程中也會很平穩，不會出現很大的沖擊，對機械結構的要求也很低，因此此方方法較好。
b) 勻加速勻減速軌跡規劃

%figure(3) p1 = robot.fkine(init_ang);%運動學正解 p2 = robot.fkine(targ_ang);%運動學正解 Tc=ctraj(p1,p2,step);%運用的是勻加速勻減方法

通過matlab運行上述程序，得到下列運動軌跡、位置曲線圖、速度曲線圖和加速度曲線圖，如下圖所示：

機器人實際運動軌跡
機器人每個自由度運動曲線圖
從上圖可知，勻加速勻減速軌跡規劃的位置曲線圖、速度曲線圖都很平滑，但是和加速度曲線圖曲線有突變情況，也符合勻加速勻減速的規律，說明軌跡方法的正確行。
結論：對勻加速勻減速軌跡規劃與五次多項式軌跡規劃的方法，可知該碼垛機器人軌跡規劃更適合材料五次多項式軌跡規劃的方法。

下載鏈接包括：完整matlab程序+word報告+碼垛機器人solidworks模型
咨詢鏈接：matlab正逆運動學分析與軌跡規劃

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【机器人学习】 码垛机器人轨迹规划的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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