MATLAB六自由度工业机器人逆运动学轨迹仿真系统

资 源 简 介

该项目提供了一个MATLAB GUI界面，用于六自由度串联机器人的几何建模、可视化展示与轨迹仿真。系统集成了解析法与数值法两种逆运动学求解算法，支持关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划，适用于工业机器人运动控制的研究与教学演示。

详 情 说 明

基于逆向运动学的六自由度工业机器人轨迹仿真系统

项目介绍

本项目是一个集成了运动学建模、轨迹规划和三维可视化功能的六自由度工业机器人仿真系统。系统采用DH参数法进行机器人几何建模，支持多种逆向运动学求解算法，能够实现从笛卡尔空间到关节空间的轨迹规划与仿真。通过直观的GUI界面，用户可以方便地设置目标位姿、选择运动参数，并实时观察机器人运动过程。

功能特性

• 直观的GUI界面：提供图形化操作界面，方便设置机器人末端执行器的目标位姿和运动参数
• 完整的运动学建模：基于标准DH参数法建立六自由度机器人运动学模型
• 多算法逆向运动学求解：集成解析法和数值法（牛顿-拉夫森迭代法）两种IK求解策略
• 双空间轨迹规划：支持关节空间和笛卡尔空间的轨迹插值（线性/样条）
• 实时运动仿真：三维可视化展示机器人运动过程，同步显示关节角度变化曲线
• 安全监控功能：包含碰撞检测和关节限位检查，确保运动安全性
• 数据导出功能：支持轨迹数据CSV导出，仿真截图和动画录制

使用方法

1. 机器人参数配置：输入DH参数表和关节运动范围限制
2. 目标位姿设定：通过GUI界面设置末端执行器位置[x,y,z]和姿态（欧拉角/四元数/旋转矩阵）
3. 运动参数选择：设定轨迹插值方式和运动时间参数
4. 启动仿真：运行系统，观察三维动画和关节角度曲线
5. 结果分析：查看IK求解结果、轨迹数据点和正运动学校验误差
6. 数据导出：将仿真结果保存为CSV文件或录制动画

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• Robotics System Toolbox
• 推荐配置：4GB以上内存，支持OpenGL的显卡

文件说明

主程序文件实现了系统的核心控制逻辑，包括GUI界面初始化与事件处理、机器人运动学模型的构建与验证、逆向运动学求解算法的调度执行、轨迹规划算法的调用与管理、三维可视化环境的渲染更新、关节数据曲线的实时绘制、安全检测功能的触发判断以及仿真结果数据的输出保存等功能。