RoboHand Symbolic Toolbox for Kinematics and Dynamics - MATLAB Toolbox for Robotic Hand Modeling

资 源 简 介

该MATLAB符号工具箱专为多指机器人手的运动学与动力学分析设计。用户输入结构参数即可自动生成正逆解、雅可比矩阵及拉格朗日动力学方程，简化复杂建模流程，提升研究效率。

详 情 说 明

RoboHand Symbolic Toolbox for Kinematics and Dynamics

项目介绍

RoboHand Symbolic Toolbox 是一个基于 MATLAB 符号数学工具箱开发的专用工具，旨在为多指机器人手的运动学与动力学建模提供全面的符号解析与计算支持。通过输入机器人手的基本结构参数与物理属性，本工具箱能够自动推导并生成系统的运动学方程（如正逆解、雅可比矩阵）和动力学方程（如拉格朗日方程）。同时，它提供可视化模拟功能，便于用户直观验证模型正确性，并支持将符号表达式导出，用于控制器设计或进一步仿真分析。

功能特性

• 符号化建模：利用 MATLAB 符号工具箱，支持以符号形式定义关节变量、DH参数及动力学参数，自动生成解析形式的运动学与动力学方程。
• 运动学分析：自动计算正向运动学（末端位姿矩阵）、逆向运动学（数值求解）、速度雅可比矩阵及其导数。
• 动力学分析：基于拉格朗日方法自动推导系统动能、势能、运动方程及关节力矩表达式，支持外部载荷输入。
• 可视化模拟：提供关节轨迹绘制与机器人手运动动画功能，辅助模型验证与运动分析。
• 表达式导出：支持将符号表达式导出为 MATLAB 函数或 LaTeX 格式，便于后续仿真或文档撰写。

使用方法

1. 定义机器人手参数：在脚本中设置手指的 DH 参数（关节类型、连杆长度、扭转角等）、关节变量符号及其物理约束。
2. 配置动力学参数：指定各连杆的质量、惯性张量、质心位置等属性，可选输入末端受力或外部载荷。
3. 执行符号计算：运行主程序，自动完成运动学与动力学方程的符号推导。
4. 进行数值模拟：调用可视化模块，输入期望轨迹或关节运动序列，生成运动动画与曲线图。
5. 导出结果：根据需要将符号表达式转换为可用的 MATLAB 函数或 LaTeX 代码。

系统要求

• MATLAB R2018b 或更高版本
• Symbolic Math Toolbox
• 推荐配置：4GB 以上内存，用于处理复杂的符号运算与可视化渲染

文件说明

主程序文件整合了工具箱的核心功能流程，包括读取用户定义的机器人手参数、执行运动学正逆解计算、构建雅可比矩阵、推导拉格朗日动力学方程、进行数值模拟与可视化展示，并提供符号表达式导出接口。