MatlabRoboticToolbox工具箱学习笔记.docx
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MatlabRoboticToolbox工具箱学习笔记
MatlabRoboticToolbox工具箱学习笔记
（一）
软件：
matlaba
工具箱：
MatlabRoboticToolboxv9.8
MatlabRoboticToolbox工具箱学习笔记依照RobotToolboxdemonstrations目录，将分三大某些阐述：
1、General（Rotations,Transformations,Trajectory）
2、Arm（Robot,Animation,Forwarwkinematics,Inversekinematics,Jacobians,Inversedynamics,Forwarddynamics,Symbolic,Codegeneration）
3、Mobile（Drivingtoapose,Quadrotor,Braitenberg,Bug,D*,PRM,SLAM,Particlefilter）
General/Rotations
%绕x轴旋转pi/2得到旋转矩阵
（1）r=rotx（pi/2）;
%matlab默认角度单位为弧度，这里可以用度数作为单位
（2）R=rotx（30，'deg'）*roty（50，'deg'）*rotz（10，'deg'）;
%求出R等效任意旋转变换旋转轴矢量vec和转角theta
（3）[theta,vec]=tr2angvec（R）;
%旋转矩阵用欧拉角表达，R=rotz（a）*roty（b）*rotz（c）
（4）eul=tr2eul（R）;
%旋转矩阵用roll-pitch-yaw角表达，R=rotx（r）*roty（p）*rotz（y）
（5）rpy=tr2rpy（R）;
%旋转矩阵用四元数表达
（6）q=Quaternion（R）;
%将四元数转化为旋转矩阵
（7）q.R;
%界面,可以是“rpy”，“eluer”角度单位为度。
（8）tripleangle（'rpy'）;
General/Transformations
%沿x轴平移0.5，绕y轴旋转pi/2，绕z轴旋转-pi/2
（1）t=transl（0.5，0.0，0.0）*troty（pi/2）*trotz（-pi/2）
%将齐次变换矩阵转化为欧拉角
（2）tr2eul（t）
%将齐次变换矩阵转化为roll、pitch、yaw角
（3）tr2rpy（t）
General/Trajectory
clear;
clc;
p0=-1;%定义初始点及终点位置
p1=2;
p=tpoly（p0，p1，50）;%取步长为50
figure
（1）;
plot（p）;%绘图，可以看到在初始点及终点一、二阶导均为零
[p,pd,pdd]=tpoly（p0，p1，50）;%得到位置、速度、加速度
%p为五阶多项式，速度、加速度均在一定范畴内
figure
（2）;
subplot（3,1,1）；plot（p）；xlabel（'Time'）；ylabel（'p'）;
subplot（3,1,2）；plot（pd）；xlabel（'Time'）；ylabel（'pd'）;
subplot（3,1,3）；plot（pdd）；xlabel（'Time'）；ylabel（'pdd'）;
%此外一种办法：
[p,pd,pdd]=lspb（p0，p1，50）;
figure（3）;
subplot（3,1,1）；plot（p）；xlabel（'Time'）；ylabel（'p'）;
subplot（3,1,2）；plot（pd）；xlabel（'Time'）；ylabel（'pd'）;%可以看到速度是呈梯形
subplot（3,1,3）；plot（pdd）；xlabel（'Time'）；ylabel（'pdd'）;
%三维状况：
p=mtraj（@tpoly，[012]，[210]，50）;
figure（4）;
plot（p）
%对于齐次变换矩阵状况
T0=transl（0.4，0.2，0）*trotx（pi）;%定义初始点和目的点位姿
T1=transl（-0.4，-0.2，0.3）*troty（pi/2）*trotz（-pi/2）;
T=ctraj（T0，T1，50）;
first=T（:
:
1）;%初始位姿矩阵
tenth=T（:
:
10）;%第十个位姿矩阵
figure（5）;
tranimate（T）;%动画演示坐标系自初始点运动到目的点过程
MatlabRoboticToolbox工具箱学习笔记
（二）
Arm/Robots
机器人是由各种连杆连接而成，机器人关节分为旋转关节和移动关节。
创立机器人两个最重要函数是：
Link和SerialLink。
1、Link类
一种Link包括了机器人运动学参数、动力学参数、刚体惯性矩参数、电机和传动参数。
操作函数：
%A 连杆变换矩阵
% RP 关节类型：
'R' 或'P'
% friction 摩擦力
% nofriction 摩擦力忽视
% dyn 显示动力学参数
% islimit 测试关节与否超过软限制
% isrevolute 测试与否为旋转关节
% isprismatic 测试与否为移动关节
% display 连杆参数以表格形式显示
% char 转为字符串
运动学参数：
% theta 关节角度
% d 连杆偏移量
% a 连杆长度
% alpha 连杆扭角
% sigma 旋转关节为0，移动关节为1
% mdh 原则D&H为0，否则为1
% offset 关节变量偏移量
% qlim 关节变量范畴[minmax]
动力学参数：
% m 连杆质量
% r 连杆相对于坐标系质心位置3x1
% I 连杆惯性矩阵（关于连杆重心）3x3
% B 粘性摩擦力（对于电机）1x1或2x1
% Tc 库仑摩擦力1x1或2x1
电机和传动参数：
% G 齿轮传动比
% Jm 电机惯性矩（对于电机）
2、SerialLink类
操作函数：
% plot 以图形形式显示机器人
% teach 驱动机器人
% isspherical 测试机器人与否有球腕关节
% islimit 测试机器人与否到达关节极限
% fkine 前向运动学求解
% ikine6s 6旋转轴球腕关节机器人逆向运动学求解
% ikine3 3旋转轴机器人逆向运动学求解
% ikine 采用迭代办法逆向运动学求解
% jacob0 在世界坐标系描述雅克比矩阵
% jacobn 在工具坐标系描述雅克比矩阵
% maniplty 可操纵性度
% jtraj 关节空间轨迹
% accel 关节加速度
% coriolis 关节柯氏力
% dyn 显示连杆动力学属性
% fdyn 关节运动
% friction 摩擦力
% gravload 关节重力
% inertia 关节惯性矩阵
% nofriction 设立摩擦力为0
% rne 关节力/力矩
% payload 在末端坐标系增长负载
% perturb 随机扰动连杆动力学参数
属性：
% links 连杆向量（1xN）
% gravity 重力方向[gxgygz]
% base 机器人基座位姿（4x4）
% tool 机器人工具变换矩阵[T6totooltip]（4x4）
% qlim 关节范畴[qminqmax]（Nx2）
% offset 偏置（Nx1）
% name 机器人名字（在图形中显示）
% manuf 注释，制造商名
% comment 注释，总评
% plotopt optionsforplot（）method（cellarray）
% n 关节数
% config 机器人构造字符串, 例如'RRRRRR'
% mdh 运动学中商定布尔数（0=DH，1=MDH）
如何创立一种机器人？
%Link调用格式：
%{
（1）L=Link（）创立一种带默认参数连杆
（2）L=Link（L1）复制连杆L1
（3）L=Link（OPTIONS）创立一种指定运动学、动力学参数连杆
OPTIONS可以是：
%'theta',TH jointangle，ifnotspecifiedjointisrevolute
%'d',D jointextension，ifnotspecifiedjointisprismatic
%'a',A jointoffset（default0）
%'alpha',A jointtwist（default0）
%'standard' definedusingstandardD&Hparameters（default）.
%'modified' definedusingmodifiedD&Hparameters.
%'offset',O jointvariableoffset（default0）
%'qlim',L jointlimit（default[]）
%'I',I linkinertiamatrix（3x1，6x1or3x3）
%'r',R linkcentreofgravity（3x1）
%'m',M linkmass（1x1）
%'G',G motorgearratio（default0）
%'B',B jointfriction，motorreferenced（default0）
%'Jm',J motorinertia，motorreferenced（default0）
%'
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