基于MATLAB的四足机器人建模与仿真.docx

摘要：本课题讨论了一种利用MATLAB中Robotics Toolbox对机器人进行的仿真建模的技术，对四足机器人进行行仿真建模。通过设计确定主要研究对象为哺乳类四足机器人。确定了机器人的腿部关节结构类型和驱动类型。运用D-H参数法对机器人进行三维建模以得到相应的结构参数，确定相应的关节的坐标系。利用Robotics Toolbox对机器人进行仿真建模，利用MATLAB函数和D-H参数相结合以得到机器人的仿真模型。然后，对机器人腿部进行运动学分析，编写出可以得到机器人腿部关节的仿真图像的程序，并设计出使得机器人各个关节和足端点运动轨迹可视化的程序，完成了对四足机器人足端的实时轨迹的绘制，达到对机器人腿部运动过程的直观观察，通过对足端点实时轨迹图像的观察来确定机器人运动过程的平稳性。通过Robotics工具箱中的函数命令得到机器人腿部关节的关节角、角速度、角加速度随时间变化曲线，以研究机器人腿部的运动状态，通过观察关节角、角速度，角加速度的变化曲线验证设计机器人的结构参数的合理性机器人运行的稳定性。通过MATLAB进行机器人的正逆运动学分析，验证机器人腿部运动学正逆解的正确性，以确保仿真过程的准确性。为后续的机器人动力学分析、轨迹控制方法设计尊定了基础。

关键词：四足机器人；运动学仿真；D-H参数法；Robotics Toolbox

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1机器人技术的研究背景-1

1.2四足机器人的研究现状-2

1.3机器人仿真技术研究现状-3

1.4主要研究内容-4

第二章  四足机器人的运动学研究-5

2.1四足机器人模型的建立-5

2.2机器人驱动方式的选择-6

2.3机器人坐标系的定义-7

2.4右前腿的正运动学分析-8

2.5右前腿的逆运动学分析-10

2.6机器人结构参数的设计-11

第三章  四足机器人的模建模与运动学仿真-12

3.1机器人腿部关节仿真模型-12

3.2机器人整体仿真模型-13

3.3机器人腿部的正向运动学仿真-16

3.4机器人腿部的逆向运动学仿真-16

第四章  四足机器人运动轨迹仿真-18

4.1机器人运动轨迹规划-18

4.2机器人末端轨迹模拟-18

4.3机器人末端位移模拟-19

4.4机器人腿部运动学参数-20

4.5机器人运动学仿真分析结论-22

第五章  结论与展望-23

致  谢-24

参考文献-25