MATLAB在機器人虛擬仿真實驗教學中的應用

劉相權

摘要：本文簡要介紹了MATLAB在機器人虛擬仿真實驗教學中的基本應用。以PUMA560機器人為研究對象，在MATLAB環境下，用Robotics Toolbox建立了該機器人的運動學模型，并對其進行求解，繪制了關節運動曲線和機器人末端運動軌跡。通過使用虛擬仿真技術，使學生的創新能力和實踐能力得到提高。

關鍵詞：MATLAB；機器人；虛擬仿真；實驗教學

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

在機器人學課程的實驗教學中，一方面由于機器人價格比較昂貴，不可能用許多實際的機器人來作為教學實驗設備，另一方面，由于機器人的教學涉及大量數學運算，手工計算煩瑣，采用虛擬仿真技術可以有效地提高教學的質量和效率，在實驗教學中的作用越來越明顯[1]。本文以PUMA560機器人為研究對象，采用改進的D-H法分析其結構和連桿參數，運用Robotics Toolbox構建運動學模型并進行運動學仿真。

一、PUMA560機器人的結構及連桿參數

PUMA560機器人是美國Unimation公司生產的6自由度串聯結構機器人，本文采用改進的D-H法建立6個桿件的固接坐標系，如圖1所示。

二、PUMA560機器人的運動學仿真

1.機器人模型的建立。在Robotics Toolbox中，構建機器人模型關鍵在于構建各個桿件和關節，Link函數用來創建一個桿件，其一般形式為：

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

根據表1的數據，構建模型的仿真程序如下：

三、結束語

通過研究利用MATLAB軟件進行虛擬仿真實驗教學，克服了機器人實驗設備數量不足的現狀，把學生從煩瑣的數值計算中解脫出來，實現了實驗教學的創新，獲得了良好的教學效果；同時激發了學生的學習興趣，使其編程能力和創新能力均有所提高，充分發揮了學生在學習中的主體作用。

參考文獻：

[1]羅家佳，胡國清.基于MATLAB機器人運動仿真研究[J].廈門大學學報[J].2005，44（5）：640-644.

[2]蔡自興.機器人學基礎[M].北京：機械工業出版社，2009.

[3]王智興，樊文欣，張保成.基于Matlab的工業機器人運動學分析與仿真[J].機電工程，2012，29（1）：33-37.