基于MATLAB的机器人机械臂运动学仿真系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现多自由度机械臂的运动学建模与仿真，涵盖正/逆运动学计算、关节与笛卡尔空间坐标变换、轨迹可视化及多种运动规划算法，为机器人控制研究提供高效开发工具。

详 情 说 明

基于MATLAB的机器人机械臂运动学仿真系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB开发的机器人机械臂运动学仿真系统，主要用于多自由度机械臂的运动学分析、轨迹规划和三维可视化仿真。系统通过建立机械臂的数学模型，实现了从关节空间到笛卡尔空间的坐标变换，并提供多种运动规划算法和性能分析工具，为机器人运动控制算法的研究和验证提供完整的仿真平台。

功能特性

• 运动学建模：支持DH参数法建立多自由度机械臂的正逆运动学模型
• 坐标变换：实现关节角度与末端执行器位姿之间的双向转换计算
• 三维可视化：实时显示机械臂运动过程、轨迹规划和姿态变化
• 轨迹规划：提供直线插补、圆弧插补等多种运动规划算法
• 碰撞检测：支持环境障碍物设置和运动过程中的碰撞检测
• 性能分析：生成速度、加速度曲线和运动学参数分析图表
• 运动约束：可设置关节运动范围限制，确保运动合理性

使用方法

1. 参数配置：在相应配置文件中设置机械臂的DH参数、关节限制等基本参数
2. 目标设定：输入期望的末端执行器目标位置或关节角度序列
3. 规划设置：选择运动规划算法类型和相关参数（如采样时间、速度曲线等）
4. 仿真运行：启动主程序进行运动学计算和轨迹规划
5. 结果分析：查看三维动画效果和分析图表，评估运动性能

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 必需工具箱：Robotics System Toolbox、MATLAB 3D Visualization工具箱
• 推荐配置：4GB以上内存，支持OpenGL的显卡

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能，包括机械臂模型的初始化构建、运动学正逆解算的实现、多种轨迹规划算法的执行、三维可视化环境的渲染设置、实时运动动画的生成驱动、碰撞检测逻辑的处理以及运动性能分析图表的绘制输出。该文件作为整个仿真系统的调度中心，协调各功能模块的协同工作，为用户提供完整的仿真流程。