MATLAB实现六自由度工业机器人正运动学求解器

资 源 简 介

本项目提供基于DH参数的通用正运动学求解方案，用户输入DH表和关节角度即可自动计算末端位姿。代码模块化设计，便于集成与调用，适用于各类六自由度机器人建模。

详 情 说 明

六自由度工业机器人通用正运动学求解器

项目介绍

本项目实现了一种基于标准DH（Denavit-Hartenberg）参数的六自由度工业机器人正运动学通用求解器。通过输入目标机器人的DH参数和当前关节角度，系统能够自动、精确地计算出机器人末端执行器相对于基坐标系的位姿（位置与姿态）。该求解器设计为模块化结构，具有良好的通用性，可方便地适配不同构型的六自由度工业机器人。

功能特性

• 通用性强：采用标准DH建模方法，只需提供对应的DH参数表即可适配不同型号的六自由度机器人。
• 计算准确：基于齐次变换矩阵的连续乘法，确保正运动学计算的数学精度。
• 输出全面：提供完整的4×4齐次变换矩阵、末端三维位置坐标，以及可选的末端姿态表示（ZYX欧拉角或3×3旋转矩阵）。
• 易于集成：代码结构清晰，模块化设计，可轻松嵌入更大的机器人控制或仿真系统中。

使用方法

1. 准备输入数据：

- 准备目标机器人的DH参数表，为一个6行4列的矩阵，每行包含四个参数 [a, α, d, θ]。 - 准备当前关节角度向量，为一个包含6个关节角度值（单位：弧度）的行向量。

1. 调用求解函数：

- 将DH参数表和关节角度向量作为输入参数传递给主求解函数。

1. 获取计算结果：

- 函数将返回一个4×4的齐次变换矩阵（T06），表示从基座到末端的完整位姿变换。 - 同时可获取末端执行器在基坐标系中的三维位置坐标 [x, y, z]。 - 可选择获取末端姿态的ZYX欧拉角表示或3×3旋转矩阵。

系统要求

• 软件环境：MATLAB（推荐R2018a或更高版本）。
• 硬件环境：对硬件无特殊要求，常规配置即可流畅运行。

文件说明

主程序文件实现了整个正运动学求解流程的核心功能。它首先读取并验证用户输入的DH参数和关节角度，然后依据DH模型依次计算每个连杆的齐次变换矩阵，并通过矩阵连乘得到最终的总变换矩阵。此外，它还负责从总变换矩阵中提取末端位置坐标，并提供了将旋转矩阵转换为ZYX欧拉角的功能选项，最终将所有计算结果返回给用户。整个计算过程封装在一个函数内，接口明确，便于调用。