4机器人静力学和雅克比实验.docx

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4机器人静力学和雅克比实验

实验（4）机器人机器人静力学与雅克比实验

一、实验目的:

1）理解机器人角速度的相关概念;

2）对构建的机器人进行速度分析;

3）了解与熟悉机器人雅克比矩阵的含义,

4）能够使用simulink构建机器人仿真模型。

二、雅克比矩阵

图1机器人雅克比矩阵

在机器人学中,通常使用雅克比将关节速度与操作臂末端的笛卡尔速度联系起来:

在matlab工具箱中,求取机器人雅克比矩阵函数为,

J=p560、jacob0（qr）,其中p560为机器人名。

逆雅克比矩阵:

分析雅克比矩阵:

其中,

在matlab工具相中对应函数为,

推导可得,

变换为,

简化模型化为,

在matlab工具箱中,对应的RPY的雅克比速度映射函数,

该函数为从RPY角速度到角速度的雅克比变换函数。

即上式中的

。

在matlab工具箱中,对应的ZYZ欧拉角的雅克比速度映射函数,

>>eul2jac（0、1,0、2,0、3）

ans=

0-0、09980、1977

00、99500、0198

1、000000、9801

对应书中p113页中公式（5-41与5-42）。

综上可得到解析型雅克比,

三、基于simulink的机器人仿真模型建立,要求机器人末端以一定的速度运行。

步骤如下:

1）新建simulink模型文件,保存为testrobotJ;

2）在命令窗口中键入roblocks,调出机器人library库;

3）打开simulink库;

4）在新建的simulink模型文件中,从机器人库与simulink库中查找相应的函数模型按给定例子搭建;

图仿真系统中各模块对应的simulink库名

上面仿真中的模块所在的库:

图机器人库

图关节伺服单元（jointservo）与常量所在库

图输出（out）与matlab自定义函数库（matlabfunction）

图矩阵多通道库

各模块的参数设置如下图:

5）命令窗口中运行mdl_puma560;

6）运行建立的模型testrobotJ;

7）查瞧仿真结果。

图仿真结果

四、实验内容

（1）用simulink建立如下图所示的机器人仿真模型,机器人模型为puma560,可以直接使用机器人库提供的puma机器人模型,并进行观测分析,并且描述仿真模型的过程与功能。

Circle模型

Circle模型先如上图构建,然后选中Circle中所有的模块,点击右键出现菜单,选择Creatsubsystemfromselection、

然后点击上图中subsystem右键,点击mask->CreatMask…

增加如上edit参数:

radius与preq。

点击应用就可。

然后在subsystemxy模块上双击。

修改参数如下;

Circlecentre参数与XYGraph参数设置

Workspace参数设置举例

（2）书中matlab习题实现。

P129-P130、选做。