3)机器人逆运动学实验

实验（3）机器人逆运动学实验

一、实验目的：

1）基于robotics机器人库构建机器人；

2）对构建的机器人进行逆运动学分析；

3）了解和熟悉机器人逆运动学的作用。

二、机器人连杆关系图：

图1 机器人连杆关系图

连杆变换矩阵：

参数含义：

三、基本函数介绍

（1）2连杆机器人实例

图2连杆机器人坐标系1）建立机器人DH参数表

2）根据D-H参数创建机器人连杆对象

3）根据连杆对象，建立机器人

4）观测建立机器人的情况

正运动学函数：

1）正运动学函数的使用

T=two_link.fkine([pi/4 pi/4])

T = 0.0000 -1.0000 0 0.7071

1.0000 0.0000 0 1.7071

0 0 1.0000 0

0 0 0 1.0000

2）观测计算结果的情况，三维显示

two_link.plot([pi/4 pi/4])

3）逆运动学函数

q=two_link.ikine(T,[0 0],[1 1 0 0 0 0])

q =0.7854 0.7854 ikine 函数的参数说明：

Q = R.ikine(T, Q0, M, OPTIONS)

Q0为求解的初始值；

M 为自由度数，也就是有运动关节，对应有关节的为1。 （2）对于六自由度机器人求解的逆解，以puma560为例。 1）函数ikine6s

使用方法Q = R.ikine6s(T, CONFIG) 其中T 为机器人位姿矩阵。CONFIG 为臂型

'l' arm to the left (default) 'r' arm to the right 'u' elbow up (default) 'd' elbow down

'n' wrist not flipped (default)

'f' wrist flipped (rotated by 180 deg)

X

Y

Z

2）puma560实例

>> mdl_puma560 >>qn qn =

0 0.7854 3.1416 0 0.7854 0 >> T = p560.fkine(qn) T =

-0.0000 0.0000 1.0000 0.5963 -0.0000 1.0000 -0.0000 -0.1501 -1.0000 -0.0000 -0.0000 -0.0144 0 0 0 1.0000

>>qi = p560.ikine6s(T) qi =

2.6486 -

3.9270 0.0940 2.5326 0.9743 0.3734

>>qi = p560.ikine6s(T,’ru ’)

qi = -0.0000 0.7854 3.1416 0.0000 0.7854 -0.0000 >>p560.plot(qi)

X

Y

Z

六、实验内容

（1）用机器人库建立下图的机器人，并且求解和显示下面几种情况讨论平面3

自由度机器人的姿态逆运动学解。并用机器人库求解给定0

H T 的前提下，求解平

面机器人的关节角度。

1）复习机器人逆解的代数求解方法，见P83-86页，尝试用matlab 编写平面3R 求解过程。

2）当1

009010000100001⎡⎤⎢⎥

⎢

⎥=⎢⎥

⎢⎥

⎣⎦0

H T ，

0.50.86607.53730.8660.60 3.926600100001-⎡⎤

⎢⎥

⎢⎥=⎢⎥

⎢

⎥

⎣⎦

0H T ，

0.8660.50 3.12450.50.86609.167400100001-⎡⎤

⎢⎥⎢⎥=⎢⎥

⎢⎥⎣⎦

0H T 条件下的3R 机器人的关节角度。

（2）根据机器人库提供过得puma560—6自由度工业机器人模型，进行一下逆运动分析：

Puma-560机器人

1）T=p560.fkine(q),其中q=[0 0.7854 3.1416 0 0.7854 0]时，调用逆解函数，求出该情况下所有的解。并且用机器人plot函数画出计算前后的机器人图形，对比观测结果，分析情况。

2）T=p560.fkine(q)，q = [0 pi/4 pi 0.1 0 0.2]时，调用逆解函数，求出该情况下所有的解。并且用机器人plot函数画出计算前后的机器人图形，

对比观测结果，分析情况。