六轴机器人建模方法、正逆解、轨迹规划实例与Matalb Robotic Toolbox 的实现

最新推荐文章于 2025-10-30 14:21:01 发布

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摘要
本文主要是给大家一个系统的概念，如何用Matlab实现六轴机器人的建模和实现轨迹规划。以后将会给大家讲解如何手写正逆解以及轨迹插补的程序。程序是基于Matlab2016a，工具箱版本为Robotic Toolbox 9.10。
1.D-H建模
三个两两相互垂直的XYZ轴构成欧几里得空间，存在六个自由度：沿XYZ平移的三个自由度，绕XYZ旋转的三个自由度。在欧几里得空间中任意线性变换都可以通过这六个自由度完成。
Denavit-Hartenberg提出的D-H参数模型能满足机器人学中的最小线性表示约定，用4个参数就能描述坐标变换：绕X轴平移距离a；绕X轴旋转角度alpha；绕Z轴平移距离d；绕Z轴旋转角度theta。
2.标准D-H模型和改进D-H模型
标准和改进对比图
对比来看参数并没有改变，标准的 D-H 模型是将连杆的坐标系固定在该连杆的输出端（下一关节），也即坐标系i-1与关节i对齐；改进的 D-H模型则是将坐标系固定在该连杆的输入端（上一关节），也即坐标系i-1与关节对齐i-1。（具体建模可见后面的博客）
3.利用 Matlab Robotic Toolbox 建立机器人模型
alpha:连杆扭角；
a:连杆长度；
theta:关节转角；
d:关节距离；
offset:偏移

clear;
clc;
%建立机器人模型
%       theta    d        a        alpha     offset
L1=Link([0       0.4      0.025    pi/2      0     ]); %定义连杆的D-H参数
L2=Link([pi/2    0        0.56     0         0     ]);
L3=Link([0       0        0.035    pi/2      0     ]);
L4=Link([