MATLAB在机器人虚拟仿真实验教学中的应用

刘相权

摘要：本文简要介绍了MATLAB在机器人虚拟仿真实验教学中的基本应用。以PUMA560机器人为研究对象，在MATLAB环境下，用Robotics Toolbox建立了该机器人的运动学模型，并对其进行求解，绘制了关节运动曲线和机器人末端运动轨迹。通过使用虚拟仿真技术，使学生的创新能力和实践能力得到提高。

关键词：MATLAB；机器人；虚拟仿真；实验教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）15-0261-02

在机器人学课程的实验教学中，一方面由于机器人价格比较昂贵，不可能用许多实际的机器人来作为教学实验设备，另一方面，由于机器人的教学涉及大量数学运算，手工计算烦琐，采用虚拟仿真技术可以有效地提高教学的质量和效率，在实验教学中的作用越来越明显[1]。本文以PUMA560机器人为研究对象，采用改进的D-H法分析其結构和连杆参数，运用Robotics Toolbox构建运动学模型并进行运动学仿真。

一、PUMA560机器人的结构及连杆参数

PUMA560机器人是美国Unimation公司生产的6自由度串联结构机器人，本文采用改进的D-H法建立6个杆件的固接坐标系，如图1所示。

二、PUMA560机器人的运动学仿真

1.机器人模型的建立。在Robotics Toolbox中，构建机器人模型关键在于构建各个杆件和关节，Link函数用来创建一个杆件，其一般形式为：

L=Link（[theta d a alpha sigma]，CONVENTION）

根据表1的数据，构建模型的仿真程序如下：

三、结束语

通过研究利用MATLAB软件进行虚拟仿真实验教学，克服了机器人实验设备数量不足的现状，把学生从烦琐的数值计算中解脱出来，实现了实验教学的创新，获得了良好的教学效果；同时激发了学生的学习兴趣，使其编程能力和创新能力均有所提高，充分发挥了学生在学习中的主体作用。

参考文献：

[1]罗家佳，胡国清.基于MATLAB机器人运动仿真研究[J].厦门大学学报[J].2005，44（5）：640-644.

[2]蔡自兴.机器人学基础[M].北京：机械工业出版社，2009.

[3]王智兴，樊文欣，张保成.基于Matlab的工业机器人运动学分析与仿真[J].机电工程，2012，29（1）：33-37.