MATLAB在機(jī)器人虛擬仿真實驗教學(xué)中的應(yīng)用

劉相權(quán)

摘要：本文簡要介紹了MATLAB在機(jī)器人虛擬仿真實驗教學(xué)中的基本應(yīng)用。以PUMA560機(jī)器人為研究對象，在MATLAB環(huán)境下，用Robotics Toolbox建立了該機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)模型，并對其進(jìn)行求解，繪制了關(guān)節(jié)運(yùn)動曲線和機(jī)器人末端運(yùn)動軌跡。通過使用虛擬仿真技術(shù)，使學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力得到提高。

關(guān)鍵詞：MATLAB；機(jī)器人；虛擬仿真；實驗教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）15-0261-02

在機(jī)器人學(xué)課程的實驗教學(xué)中，一方面由于機(jī)器人價格比較昂貴，不可能用許多實際的機(jī)器人來作為教學(xué)實驗設(shè)備，另一方面，由于機(jī)器人的教學(xué)涉及大量數(shù)學(xué)運(yùn)算，手工計算煩瑣，采用虛擬仿真技術(shù)可以有效地提高教學(xué)的質(zhì)量和效率，在實驗教學(xué)中的作用越來越明顯[1]。本文以PUMA560機(jī)器人為研究對象，采用改進(jìn)的D-H法分析其結(jié)構(gòu)和連桿參數(shù)，運(yùn)用Robotics Toolbox構(gòu)建運(yùn)動學(xué)模型并進(jìn)行運(yùn)動學(xué)仿真。

一、PUMA560機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及連桿參數(shù)

PUMA560機(jī)器人是美國Unimation公司生產(chǎn)的6自由度串聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)器人，本文采用改進(jìn)的D-H法建立6個桿件的固接坐標(biāo)系，如圖1所示。

二、PUMA560機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)仿真

1.機(jī)器人模型的建立。在Robotics Toolbox中，構(gòu)建機(jī)器人模型關(guān)鍵在于構(gòu)建各個桿件和關(guān)節(jié)，Link函數(shù)用來創(chuàng)建一個桿件，其一般形式為：

L=Link（[theta d a alpha sigma]，CONVENTION）

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，構(gòu)建模型的仿真程序如下：

三、結(jié)束語

通過研究利用MATLAB軟件進(jìn)行虛擬仿真實驗教學(xué)，克服了機(jī)器人實驗設(shè)備數(shù)量不足的現(xiàn)狀，把學(xué)生從煩瑣的數(shù)值計算中解脫出來，實現(xiàn)了實驗教學(xué)的創(chuàng)新，獲得了良好的教學(xué)效果；同時激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其編程能力和創(chuàng)新能力均有所提高，充分發(fā)揮了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用。

參考文獻(xiàn)：

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