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PID控制器的MATLAB代码与Robotics Toolbox：针对机器人运动学和动力学的Simulink功能

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简介：
本资源提供基于MATLAB及Robotics Toolbox的PID控制代码，并结合Simulink进行机器人运动学和动力学仿真，适用于深入研究机器人控制系统。 此仓库包含与机器人技术相关的Matlab函数集合，涵盖运动学、动力学及坐标转换等领域。这些功能扩展了Peter Corke的机器人工具箱，在可编译性和计算速度方面进行了改进。 莫里茨·施帕特, 2018-03 汉诺威大学机电系统研究所版权所有 使用说明： 要利用此存储库中的函数，需执行主文件夹内的robotics_toolbox_path_init.m脚本进行路径初始化。此外，某些功能需要外部资源和工具箱的支持。 对于matlab-ext仓库中提供的特定功能，必须先完成其路径设置，并且在调用相关函数前确保正确配置了所有依赖项。这是因为可能存在同名但功能不同的函数（例如eul2r）。 使用SerRob类时，请初始化serrob_mdlbib和可能需要的serhybrob-mdl库以支持串行或混合机器人模型。 对于ParRob类，其mex文件应在首次使用前通过以下命令进行编译： mex_script_dependencies(ParRob, true); 这些步骤确保了所有依赖项正确安装并可以高效运行。

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  • PID控制器的MATLAB代码与Robotics Toolbox：针对机器人运动学和动力学的Simulink功能
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    本资源提供基于MATLAB及Robotics Toolbox的PID控制代码，并结合Simulink进行机器人运动学和动力学仿真，适用于深入研究机器人控制系统。 此仓库包含与机器人技术相关的Matlab函数集合，涵盖运动学、动力学及坐标转换等领域。这些功能扩展了Peter Corke的机器人工具箱，在可编译性和计算速度方面进行了改进。 莫里茨·施帕特, 2018-03 汉诺威大学机电系统研究所版权所有 使用说明： 要利用此存储库中的函数，需执行主文件夹内的robotics_toolbox_path_init.m脚本进行路径初始化。此外，某些功能需要外部资源和工具箱的支持。 对于matlab-ext仓库中提供的特定功能，必须先完成其路径设置，并且在调用相关函数前确保正确配置了所有依赖项。这是因为可能存在同名但功能不同的函数（例如eul2r）。 使用SerRob类时，请初始化serrob_mdlbib和可能需要的serhybrob-mdl库以支持串行或混合机器人模型。 对于ParRob类，其mex文件应在首次使用前通过以下命令进行编译： mex_script_dependencies(ParRob, true); 这些步骤确保了所有依赖项正确安装并可以高效运行。
     
  • Robotics Library：支持机器人运动学、动力学、运动规划和控制的C++框架（开源）
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    Robotics Library是一款开源的C++框架，旨在为机器人研究者提供强大的工具来处理运动学、动力学、运动规划及控制系统。 机器人库（RL）是一个独立的C++库，专注于刚体运动学、动力学、运动规划与控制。该库涵盖了空间矢量代数、多体系统建模、硬件抽象层设计以及路径规划等功能，并支持碰撞检测及可视化技术。
     
  • PID控制器Matlab代码-ECE-489: ECE489（机器人动力学与控制）实验代码
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    这段代码是为ECE489课程设计的，用于实现PID控制算法在机器人控制系统中的应用。它提供了基于MATLAB环境下的详细编程实例和参数调整方法。 该存储库包含我和我的合作伙伴为伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UIUC）上的ECE489课程“机器人动力学与控制”编写的代码。我们在CRS机械臂上测试了不同的控制器，这些控制器使用C语言编程，并被烧录到实验室人员创建的用于控制该机械臂的定制DSP芯片中。我们利用Matlab和Simulink工具评估每个控制器的行为及响应情况。所涉及的控制器包括具备前馈功能的PID、逆动力学模型、任务空间PD以及阻抗控制等类型。最终演示要求使用阻抗控制器来引导机械手末端执行器，以克服一系列障碍物。
     
  • MATLAB中Stewart平台并联机器人的PID控制仿真（Simulink与Simscape）及运动学和动力学分析
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    本研究利用MATLAB/Simulink与Simscape工具箱进行Stewart平台并联机器人模型的建立，开展PID控制仿真，并深入分析其运动学和动力学特性。 MATLAB并联机器人Stewart平台PID控制仿真在Simulink和Simscape中的应用涉及运动学和动力学分析。
     
  • 使用Robotics Toolbox在Matlab中绘制机器人的工作空间（运动学）
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    本教程介绍如何利用Robotics Toolbox在MATLAB环境中进行机器人运动学分析，并绘制其工作空间。通过实例演示，帮助读者掌握机器人位置和姿态计算及可视化技巧。 使用Matlab的Robotics Toolbox进行机器人工作空间绘制的相关文档介绍了三种不同的机器人： 1. 两关节机械臂（Two Link Manipulator） 2. RPP三关节机械臂（three links RPP Robot） 3. 六自由度PUMA560机械臂 这些图不是散点图，而是网格图。通过参考先前的工作空间绘制方法，可以生成美观且具有参考价值的图像。 Matlab中的Robotics Toolbox是一个强大的工具，用于机器人学的研究和开发。文档主要讲解如何使用该工具箱来绘制三个不同类型的机器人的工作空间：两关节机械臂、RPP三关节机械臂以及六自由度PUMA560机械臂。 对于Two Link Manipulator（两关节机械臂），其构造涉及迪卡尔坐标系(Denavit-Hartenberg, DH)参数的设定。DH参数描述了各个链接之间的相对位置和姿态。在这个例子中，L(1) 和 L(2) 分别代表两个链接，并定义了它们的DH参数，包括关节角theta、偏距d、轴距a和轴旋转角度alpha。通过这些参数可以构建出机器人并计算每个链接的变换矩阵。`SerialLink`函数用于创建串联结构的机器人模型，而`plot`函数则用于在特定配置下（如theta1和theta2的值）显示机器人的图形。 [1.1] 机械臂构造： - 使用DH参数定义每个链接，并设置其属性，例如长度、变换矩阵等。 - 创建名为TwoLink的两关节模型。 - 调用`plot`函数在特定角度下展示机器人图形。 [1.2] 正向运动学： - 给定关节角度，计算机器人末端效应器（工具）的位置和方向。这涉及到一系列的矩阵乘法，将各个关节的旋转和平移组合起来形成一个4x4的齐次变换矩阵，表示末端效应器相对于基座的位置。 [1.3] 逆向运动学： - 解决给定末端效应器位置时对应的关节角度问题。通常涉及数值求解方法，因为可能存在多个解或者无解。 接下来是RPP三关节机械臂（three links RPP Robot），其构建和正向动力学过程与Two Link Manipulator类似，但多了一个链接。在工作空间动态部分，则会更深入地研究机器人在所有可能的配置下能够达到的空间范围。 对于PUMA 560机械臂，这是一个具有六个自由度的复杂系统。加载模型后可以进行正向动力学计算，得到任意关节配置下的末端效应器位置和方向。工作空间描绘将是一个网格图，它提供了更全面视角展示机械臂能触及的所有区域。逆运动学用于找到到达特定目标位姿所需的关节角度。 总结来说，Matlab Robotics Toolbox提供了一系列功能处理机器人中的关键问题，包括机器人的构建、正向及反向动力学计算以及工作空间的可视化。这些概念和方法对于理解和设计机器人系统至关重要，不仅有助于理论研究也适用于实际工程应用。通过示例代码和不同类型的机器人学习者可以深入理解运动学的基本原理与实践技巧。
     
  • SCARA机器人MATLAB代码-Robotics-Toolbox：机器人工具箱
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    这段内容介绍了一个名为SCARA机器人MATLAB代码-Robotics-Toolbox的资源。它基于Robotics-Toolbox开发，提供了一套用于SCARA机器人仿真的MATLAB代码和相关函数，适用于机器人学的学习与研究工作。 Scara机器人Matlab代码机器人工具箱（RoboticsToolbox）包含一组与机器人相关的Matlab函数。这些函数涵盖了运动学、动力学以及坐标变换等领域，并扩展了Peter Corke的Robotics Toolbox，尤其是在编译性和计算速度方面进行了改进。 为了使用这个repo，用户需要在主文件夹中执行robotics_toolbox_path_init.m脚本以初始化路径设置。某些功能依赖于外部函数和工具箱repomatlab-ext，因此必须先进行matlab-ext的路径初始化，因为存在同名但内容不同的函数（如eul2r）。 对于Matlab类SerRob，需要分别初始化用于串行机器人的serrob_mdlbib以及用于混合机器人的serhybrob-mdl集合。用户可以通过examples_tests文件夹中的模块测试来启动repo的各个功能，并且可以使用主文件夹中的整体测试robo来进行全面验证。
     
  • 机器人动力学及控制
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    《机器人动力学及控制》是一本专注于机器人运动与控制理论的著作，深入探讨了机械系统建模、动态分析以及先进控制策略，为读者提供了全面理解机器人技术的基础和高级知识。 这本经典的机器动力学与控制教程涵盖了机器人的动力学知识以及自适应控制、鲁棒控制、混合控制和变结构控制等多种控制方法。
     
  • 机器人动力学及控制
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    《机器人动力学及控制》是一本专注于机器人运动原理与控制系统优化的专业书籍，深入探讨了如何提升机器人的灵活性和精确度。适合从事机器人技术研究的相关人员阅读参考。 本书适用于“控制理论与控制工程”专业及“机械电子工程”、“机械制造及其自动化”等专业的硕士研究生使用，也可作为从事相关研究的博士生和工程技术人员的参考书。 本教材以力学理论和控制理论的全面讲述为特色，重点在于用严谨而系统的方式介绍机器人动力学与控制的基本概念和主要结果。内容涵盖了机器人建模与控制研究中所涉及的基础知识。
     
  • 基于MATLAB的机器人动力学模拟与控制
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    本研究利用MATLAB平台，针对机器人系统进行动力学建模、仿真及控制器设计，旨在优化其运动性能和稳定性。通过精确的动力学分析，为机器人在复杂环境下的高效操作提供理论和技术支持。 为了研究机器人的关节动力驱动，在MATLAB中建立了机器人Simulink主程序，并编写了控制器子程序。通过在仿真环境中调整相关参数，我们获得了机器人的动力学仿真参数，从而对正逆动力学进行了分析，并直观地展示了每个关节的驱动力矩大小。通过对计算力矩与反馈力矩进行仿真分析，为精确控制机器人所需力矩提供了参考依据。仿真实验结果表明所设计的动力学参数是正确的，实现了预定目标。
     
  • 基于MATLAB和Simulink的Stewart平台PID控制仿真研究：运动学及动力学分析
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    本研究利用MATLAB与Simulink工具，针对Stewart平台进行PID控制仿真，深入探讨其运动学与动力学特性，优化控制系统性能。 基于MATLAB与Simulink的Stewart平台PID控制仿真研究主要探讨了运动学与动力学分析。本段落详细介绍了在MATLAB环境下对并联机器人Stewart平台进行PID控制的Simulink Simscape仿真实验，包括其运动学和动力学特性分析。通过该研究，可以深入了解如何利用MATLAB工具实现Stewart平台的精确控制，并为后续相关领域的研究提供参考依据。