建立IKgroup

1.点击UR5_joint1上的图标,弹出scene object properties,再设置mode,将其设置为inverse kinematics mode,并且勾选上hybrid oper

 2.为机械臂设置dummy对

点击菜单栏---add,选中dummy,更改名称。创建两个dummy,一个命名为ikTip,另一个命名为ikTarget。在点击dummy,设置 配对。选择需要配对的对象即可。

3.创建ik group

选中ur5,再点击tool,选择calculation module properties  。

点击kinematics,再点击add new ik group,空白框出现IK_Group,可以选择命名。第四步,点击edit IK elements.

IK elements中先选择需要添加的tip,再点击添加即可。

完成之后,再设置target的位置。应当把target的位置设置在ur5机械臂的工作空间中。<如果,没有这样设置,会导致机械臂走不到目标点,而随处旋转。>

<think>嗯,用户让我用Coppeliasim和PyCharm结合实现UR5机械臂的操作。首先,我需要确认Coppeliasim和PyCharm的环境配置是否正确。记得Coppeliasim的远程API需要正确设置,Python的库路径要包含Coppeliasim的安装目录下的相关文件,比如remoteApi.dll或者.so文件。 接下来,用户提到要添加UR5和一个名为Target的Dummy。在Coppeliasim中,Dummy通常用作目标点,所以需要确保在场景中正确命名了Target。可能需要指导用户如何添加这些对象,或者假设他们已经正确设置好了场景。 然后,代码部分需要连接到Coppeliasim,获取Target的位姿。这里需要使用simxGetObjectHandle获取Target的句柄,然后用simxGetObjectPosition和simxGetObjectOrientation获取位置和姿态。需要注意的是,Coppeliasim的坐标系是相对于父对象的,通常使用绝对坐标系的话需要指定参数为-1。 逆运动学计算部分,UR5的逆解可能需要使用Coppeliasim自带的IK函数,或者用第三方库如ur_ikfast。不过用户可能没有安装额外的库,所以最好使用Coppeliasim提供的simxGetIkGroupHandle和simxHandleIkGroup。不过有时候直接调用simxGetIKSolution可能更直接,但需要确认API的可用性。 轨迹规划部分,可能需要生成从起点到目标点的关节角度插值。这里可以使用简单的线性插值,每个关节角度逐步变化。需要注意每一步的时间间隔,确保运动平滑。同时,返回初始位置时也需要同样的轨迹规划,但方向相反。 代码的结构大致是:连接Coppeliasim,获取对象句柄,获取位姿,计算逆解,规划轨迹,发送关节角度,等待,然后返回。需要处理每一步的错误,比如连接失败、句柄获取失败、逆解无解等情况。 在编写代码时,要确保使用正确的API函数,比如simxStart可能需要在连接时指定端口和是否等待连接。还有,同步和异步模式的选择,可能会影响数据的实时性。可能需要在代码中使用同步模式,确保每一步操作都正确执行。 另外,UR5的关节句柄需要正确获取,通常有六个关节,需要逐个获取它们的句柄。可能需要循环处理,比如从joint1到joint6。 最后,测试代码时,用户需要先运行Coppeliasim场景,然后启动Python脚本。可能需要提醒用户启动顺序和场景的正确配置,比如Target的位置是否在UR5的工作空间内,否则逆解可能失败。 可能遇到的常见问题包括:连接不上Coppeliasim,可能是因为端口错误或者没有启用远程API;逆解无解,可能是因为目标点太远或者姿态不可达;轨迹规划时关节角度变化过快,导致运动不连续。需要处理这些异常情况,或者在代码中加入错误提示。 总之,整个流程需要逐步验证每个步骤的正确性,确保每个API调用都成功,数据正确获取和处理,逆解有效,轨迹平滑,最后机械臂能正确运动并返回。</think>我将分步骤为您演示如何实现UR5机械臂的CoppeliaSim控制(基于Python远程API): --- ### **步骤1:环境准备** 1. 安装CoppeliaSim Edu V4.5.1+ 和 PyCharm 2. 将CoppeliaSim安装目录下的`programming/remoteApiBindings/python/python`文件夹复制到项目目录 3. 确保场景包含: - UR5机械臂(关节名称为`UR5_joint1`至`UR5_joint6`) - 目标点Dummy(名称为`Target`) --- ### **步骤2:完整代码** ```python from math import pi import time import sim from sim import remoteApi as rapi # 连接参数 SERVER_IP = '127.0.0.1' PORT = 19997 def connect(): rapi.simxFinish(-1) client_id = rapi.simxStart(SERVER_IP, PORT, True, True, 2000, 5) if client_id == -1: raise Exception("连接失败") print("已连接CoppeliaSim") return client_id def get_handle(client_id, name): _, handle = rapi.simxGetObjectHandle(client_id, name, rapi.simx_opmode_blocking) return handle def inverse_kinematics(client_id, target_handle, ur5_handle): # 设置逆解参数 ik_group = "ik" rapi.simxCallScriptFunction(client_id, ik_group, rapi.sim_scripttype_childscript, 'ikGroup_function',[],[],[], rapi.simx_opmode_blocking) # 计算逆解 _, joints = rapi.simxGetObjectPosition(client_id, target_handle, -1, rapi.simx_opmode_blocking) _, orientation = rapi.simxGetObjectOrientation(client_id, target_handle, -1, rapi.simx_opmode_blocking) _, joint_angles = rapi.simxCallScriptFunction(client_id, 'UR5', rapi.sim_scripttype_childscript, 'inverseKinematics', [ur5_handle], joints + orientation, [], rapi.simx_opmode_blocking) return joint_angles[1][:6] def trajectory_planning(start, end, steps=100): return [[s + (e - s) * i/steps for s, e in zip(start, end)] for i in range(steps)] def main(): client_id = connect() # 获取句柄 ur5_handle = get_handle(client_id, 'UR5') target_handle = get_handle(client_id, 'Target') joint_handles = [get_handle(client_id, f'UR5_joint{i+1}') for i in range(6)] # 获取初始关节角度 initial_angles = [rapi.simxGetJointPosition(client_id, jh, rapi.simx_opmode_blocking)[1] for jh in joint_handles] # 获取目标位姿并计算逆解 target_angles = inverse_kinematics(client_id, target_handle, ur5_handle) print(f"逆解结果(弧度): {[round(a,4) for a in target_angles]}") # 轨迹规划 go_traj = trajectory_planning(initial_angles, target_angles) back_traj = trajectory_planning(target_angles, initial_angles) # 执行运动 for angles in go_traj: for jh, ang in zip(joint_handles, angles): rapi.simxSetJointTargetPosition(client_id, jh, ang, rapi.simx_opmode_oneshot) time.sleep(0.05) time.sleep(10) # 停留 for angles in back_traj: for jh, ang in zip(joint_handles, angles): rapi.simxSetJointTargetPosition(client_id, jh, ang, rapi.simx_opmode_oneshot) time.sleep(0.05) if __name__ == "__main__": main() ``` --- ### **步骤3:关键实现说明** 1. **连接控制**: - 使用`remoteApi`建立TCP连接 - 需要先启动CoppeliaSim场景并开启远程API 2. **逆运动学计算**: - 通过内置IK组计算最优解 - 需要场景中包含预配置的IK组(名称`ik`) 3. **轨迹规划**: - 采用线性插值生成100个中间点 - 每步间隔50ms实现平滑运动 4. **关节控制**: - 使用`simxSetJointTargetPosition`设置目标位置 - 采用`oneshot`模式确保实时更新 --- ### **步骤4:操作流程** 1. 在CoppeliaSim中: - 加载UR5模型 - 创建Dummy命名为`Target` - 创建IK组关联UR5和Target 2. 运行Python程序后: - 机械臂将运动到Target位置 - 停留10秒后返回初始位置 --- ### **常见问题处理** 1. 连接失败:检查CoppeliaSim是否已启动并加载场景 2. 逆解无解:调整Target位置到UR5工作空间内 3. 运动抖动:增大轨迹步数(修改`steps`参数) --- ### **数学原理** 逆运动学计算基于UR5的DH参数: $$θ_i = f^{-1}(T_{0}^{6})$$ 其中目标位姿矩阵: $$T_{0}^{6} = \begin{pmatrix} R & p \\ 0 & 1 \end{pmatrix}$$ 通过数值解法寻找满足关节限制的最优解。 建议配合CoppeliaSim的API手册调整参数以适应具体场景需求。
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