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六自由度按摩机器人 MATLAB 仿真

news 2025/7/1 7:24:55

本课题围绕六自由度（6-DOF）按摩机器人展开，旨在通过 MATLAB 仿真平台对其机械结构、运动学特性和控制策略进行建模与分析。六自由度机器人具备空间位置和姿态的全面调节能力，可实现复杂的按摩轨迹和多角度作用力控制。研究内容包括机器人正/逆运动学建模、轨迹规划（如五次多项式插值、笛卡尔路径）、动力学建模（使用 Lagrange 或 Newton-Euler 方法）以及基于PID或自适应控制算法的控制系统设计。通过 Simulink 与 Robotics Toolbox 搭建仿真模型，分析末端执行器在不同按摩路径下的轨迹精度、关节响应与力控制效果，最终验证其在医疗与康复等应用中的可行性和智能化水平。

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% 1. 定义Puma 560机械臂的连杆参数 (Denavit-Hartenberg参数)
L1 = Link('d', 267, 'a', 0, 'alpha', -pi/2);
L2 = Link('d', 0, 'a', 100, 'alpha', 0);
L3 = Link('d', 0, 'a', 77.5, 'alpha', -pi/2);
L4 = Link('d', 342.5, 'a', 0, 'alpha', pi/2);
L5 = Link('d', 0, 'a', 76, 'alpha', -pi/2);
L6 = Link('d', 97, 'a', 0, 'alpha', 0);% 创建Puma 560机械臂模型
robot = SerialLink([L1 L2 L3 L4 L5 L6], 'name', 'Puma 560'); % 2. 目标穴位的位姿，R 和 P 来自你的穴位位置和姿态数据
mmm = 500;
% 新穴位1
R1 = [0 0 1; 0 1 0; -1 0 0]; 
P1 = [0.5; 0.3; 0.2]*mmm; % 位置 x=0.5, y=0.3, z=0.2% 新穴位2
R2 = [0 -1 0; 1 0 0; 0 0 1]; 
P2 = [-0.4; 0.6; 0.3]*mmm; % 位置 x=-0.4, y=0.6, z=0.3% 新穴位3
R3 = [0.866 -0.5 0; 0.5 0.866 0; 0 0 1]; 
P3 = [0.2; -0.5; 0.4]*mmm; % 位置 x=0.2, y=-0.5, z=0.4% 新穴位4
R4 = [1 0 0; 0 0 -1; 0 1 0]; 
P4 = [0.1; 0.7; 0.1]*mmm; % 位置 x=0.1, y=0.7, z=0.1% 新穴位5
R5 = [0 1 0; -1 0 0; 0 0 1]; 
P5 = [-0.3; -0.3; 0.5]; % 位置 x=-0.3, y=-0.3, z=0.5% 目标穴位位置和姿态数据
objects = {R1, P1; R2, P2; R3, P3; R4, P4; R5, P5};% 3. 创建多个图形窗口，分别绘制穴位的位置、姿态以及Puma 560机械臂
for i = 1:length(objects)% 目标位姿R = objects{i, 1};P = objects{i, 2};% 创建一个新的图形窗口fig = figure('Name', ['穴位 ' num2str(i) ' 的位置和姿态']);ax = axes(fig);hold on;axis equal;xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z');view(3); % 3D视图% 绘制穴位位置[X, Y, Z] = sphere(20); % 生成球体数据surf(P(1) + 50*X, P(2) + 50*Y, P(3) + 50*Z, 'FaceColor', 'r', 'EdgeColor', 'none');% 绘制穴位的姿态 (坐标系)trplot(eye(4), 'frame', 'World', 'color', 'k'); % 原点坐标系T = [R, P; 0, 0, 0, 1]; % 齐次变换矩阵trplot(T, 'frame', ['Object ' num2str(i)], 'color', 'b');% 4. 计算逆运动学，确保Puma 560机械臂到达目标位置和姿态T_goal = [R, P; 0, 0, 0, 1]; % 目标齐次变换矩阵q = robot.ikine(T_goal, 'mask', [1 1 1 0 0 0]); % 使用逆运动学计算关节角度，mask表示只求解位置% 检查是否有逆运动学解if isempty(q)disp(['没有找到逆运动学解 for 目标 ' num2str(i)]);else% 5. 绘制Puma 560机械臂robot.plot(q); % 默认绘制在当前图形窗口end
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