四自由度机器人Matlab仿真实例

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四自由度机器人Matlab仿真实例摘要：以-个四自由度机器人为例，图示了关节坐标系的设置，建立了机器人的运动学参数和关节的变换矩
阵，并通过两个Maflab示例程序介绍了仿真程序的编写方法。最后通过实际仿真应用，探讨了利用Matlab软
件完成绘制四自由度机器人的三维运动轨迹，并且通过动画来进行仿真研究的方法，最终通过机器人在笛卡
尔空间做直线轨迹运动的截图展示了仿真运行的效果。研究表明，利用Matlab进行软件仿真能够大大地缩
短机器人的开发周期，具有非常高的经济效益。
关键词：机器人；笛卡尔空间；轨迹规划；仿真
中图分类号：TP242.2 文献标识码：A
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Matlab是-种可视化的具有极为强大矩阵计算能力的编程语言，它包含有上百个预先定义好的命
令和函数，这些函数能通过用户自定义函数进-步扩展。Matlab除具有强大的矩阵运算能力外，同时还
有着较强的二维、三维绘图能力。它还提供了编程接口，能与其他编程语言结合起来使用。例如，利用
Matlab计算出的矩阵数据可通过接口传递给C来提高程序开发的便利性。
因此Matlab非常适合在工业研究和产品开发、数学(特别是线性代数)教学、在数值分析和科学计
算方面的教学与研究、电子学、控制理论和物理学等工程及科学学科方面的教学与研究等领域里解决各
种问题，是-个十分有效的工具。
1 运动学分析
下面通过-个具有四个转动自由度(4R)的机器人仿真设计实例，实现在机器人的设计过程中，借
助Matlab强大的矩阵计算和三维绘图功能，完成轨迹规划、结构和运动仿真等的计算和动画模拟任务，
能够极大地提高设计的实效。
图l所示的具有四个自由度的工业机器人，其D-H参数见表1，根据坐标系i相对于坐标系
i-1变换的-般表达式心：