MATLAB双自由度机械臂动力学建模与仿真系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB开发，实现双关节旋转机械臂的正向/逆向运动学计算、动力学分析和轨迹规划功能，支持末端位姿求解、关节力矩分析以及笛卡尔/关节空间轨迹仿真，为机器人控制研究提供完整建模工具。

详 情 说 明

双自由度旋转关节机械臂动力学建模与仿真系统

项目介绍

本项目实现了一个完整的两关节旋转机械臂建模与仿真系统。系统基于DH参数法建立机械臂运动学模型，采用拉格朗日方程构建动力学模型，能够进行正向/逆向运动学计算、动力学分析和轨迹规划仿真。通过数值积分方法求解关节运动轨迹，提供全面的机械臂运动性能分析。

功能特性

• 正向运动学：根据关节角度计算末端执行器的位置和姿态
• 逆向运动学：根据末端目标位置求解对应的关节角度
• 动力学分析：考虑连杆质量、转动惯量和外部负载，计算关节驱动力矩
• 轨迹规划：支持笛卡尔空间直线轨迹和关节空间多项式轨迹规划
• 三维可视化：实时显示机械臂运动状态和轨迹路径
• 参数化建模：可自定义机械臂结构参数和运动参数

使用方法

1. 参数配置：在脚本中设置机械臂的连杆长度、质量、转动惯量等结构参数
2. 运动定义：指定关节运动参数（角度、角速度、角加速度）或末端轨迹点
3. 仿真运行：执行主程序进行运动学和动力学计算
4. 结果分析：查看输出的力矩曲线、运动轨迹和数据报表
5. 动画演示：观察机械臂三维运动过程，验证运动规划合理性

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 必备工具箱：MATLAB基本安装（无需额外工具箱）
• 操作系统：Windows/Linux/macOS均可运行

文件说明

主程序文件集成了系统的核心功能模块，包括机械臂运动学正解与逆解计算、基于拉格朗日方程的动力学建模、笛卡尔空间与关节空间的轨迹规划算法、运动过程的数值仿真求解以及机械臂三维模型的可视化展示。该文件通过协调各功能模块的工作流程，实现从参数输入到结果输出的完整仿真分析。