由于人脑拥有处理视觉信息所需要的高度能力,而图像又是沟通思维最自然的手段,因此仿真信息的可视化处理成为仿真技术的一项重要内容.机器人三维图形仿真是将机器人仿真的结果以图形的形式显示出来,从而直观地显示出机器人的运动情况,得到从数据曲线或数据本身难以分析出来的许多重要信息。以往由于机器人图形和动画仿真的计算量很大,在微机上实现效果不佳和根本无法实现,因此大多数的仿真都是基于图形工作站的,由于造价昂贵,从而限制了这项技术的发展。随着计算机硬件以及CAD, CAM技术的飞速发展、加上性能卓越的开放式三维图形标准接口Matlab的出现,使得在PC机上实现高品质的机器人三维图形仿真成为现实.本文正是基于Matlab环境,参照机器人工具箱,建
立了机器人运动学三维图形仿真系统。
Matlab是由美国Mathwork:公司于1984年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件.其主要特点有:广泛使用,功能强大,可实现线性代数中的矩阵、向量、数组运算,具备复数运算、高次方程求根、数值插值与拟合、数值积分、常微分方程数值求解、最优化计算等功能;编程效率高,提供丰富的库函数,既有常用的基本库函数,又有专门解决问题的工具箱,可直接调用;界面友好,易学易用,功能丰富,函数命令非常多;开放性性好,易扩充,是一种开放的程序设计开发环境,工具箱中的所有库函数可以直接调用,也可以扩充完善;图形输出丰富多彩,提供了很多高级图形函数,能够绘制出多姿多彩的图形,可以进行颜色填充,从不同的方向考察曲面.Matlab除了传统的交互式编程之外,还提供了丰富可靠的矩阵运算、图形绘制、数据处理、图像处理、Windows编程等便利工具,而且实现了繁琐的图形消隐.它适用于多种软硬件平台及操作系统的三维图形标准,用户可以方便地利用这个图形库,开发出高品质动态地三维彩色图像和实时动画.Matlab拥有一个专门的家族产品,称为Matlab工具箱,用于解决不同领域的问题,如信号分析、系统识别与仿真等.这些工具箱通常是M文件和高级Matlab函数的集合,对用户完全是开放.利用工具箱库作为与Windows的接口,开发出具有立体感的三维效果图形软件。
1参数设定
钱江一号焊接机器人三维图形仿真参数如下:
(1)位姿参数:
alpha:相邻两关节轴线的夹角。
(2)外形参数:
sigma:关节类型的描述; 0为旋转形,1为棱柱形。
RP:
关节类型;`R'或‘P'
mdh:
DH约定;0表示标准的,1表示改进的。
本文仿真时取:
sigma=0, `RP'=`R',mdh=0
(3)结构参数:
G:关节重力修正参数。
2机器人驱动力矩
3三维仿真图的生成