基于MATLAB的多自由度机械臂传送带物料转运系统建模与优化控制

资 源 简 介

本项目使用MATLAB开发了一个五自由度机械臂模型，具备末端夹爪操作功能，可自动识别并转运两条传送带上的物料。系统结合电气驱动机构实现精确运动控制，适用于工业自动化流程仿真与优化研究。

详 情 说 明

多自由度机械臂传送带物料转运系统建模与优化控制

项目介绍

本项目构建了一个集成5自由度机械臂与末端夹爪的工业机器人自动化物料转运系统。系统通过多体动力学建模与智能控制算法，实现物料在上、下游传送带间的自动抓取、转运与放置。核心在于结合运动学分析、状态机逻辑监督以及遗传算法轨迹优化，确保机械臂高效、平稳地完成物料转运任务，并输出关键性能指标与分析报告。

功能特性

• 物料自动检测与触发：基于传感器信号，实时识别上游传送带物料到位情况，智能触发抓取动作
• 机械臂运动规划：采用逆运动学求解，计算各关节目标姿态，实现精准物料抓取与放置
• 轨迹优化控制：应用遗传算法对末端执行器运动轨迹进行多目标优化（时间、能耗、平滑度）
• 状态机监督控制：设计逻辑状态机，协调传送带启停、机械臂动作序列与物料流转流程
• 性能分析与可视化：生成运动轨迹曲线、三维动画、状态时序图及运动学性能量化报告

使用方法

1. 配置系统输入参数，包括机械臂DH参数、传送带运行参数、物料检测条件、轨迹约束与优化目标权重
2. 运行主程序，启动系统仿真。程序将依次执行物料检测、轨迹规划、机械臂控制与物料转运过程
3. 查看输出结果，包括各关节运动轨迹数据、三维运动动画、状态逻辑图以及优化性能对比报告
4. 根据分析报告调整优化权重或约束条件，重新运行以获取更优控制效果

系统要求

• MATLAB R2020a 或更高版本
• 优化工具箱（用于遗传算法求解）
• Robotics System Toolbox（用于运动学计算与可视化）

文件说明

主程序文件实现了系统的核心调度与功能集成，具体包括：初始化机械臂与传送带模型参数；运行监督控制逻辑状态机，监听物料传感器信号并决策抓取时机；调用逆运动学求解模块计算机械臂关节路径；执行遗传算法优化轨迹规划，平衡时间、能耗与平滑性目标；驱动动力学仿真，生成各关节运动曲线与末端执行器三维轨迹动画；最后，输出系统性能分析报告与可视化结果。