为了能够实现机械臂的运动轨迹规划，同时更加深入学习机器人学相关理论知识，并将其运用在时间当中，我采用Robotic ToolBox建立四轴机器人模型并实现运动控制仿真，并作以记录分享。
在这里我选用的是标准D-H参数进行建模，各个参数含义如图所示：
需要注意的是：
坐标系建立方法：
该机械臂坐标系建立如图所示：
首先需要做的就是给该机械臂建立D-H表：
| i | theta | d(单位:m) | a(单位:m) | alpha |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0 | 0 | 0 | pi/2(z1绕x1旋转90°到z2) |
| 2 | 0 | 0 | 0.105 | 0 |
| 3 | 0 | 0 | 0.09 | 0 |
| 4 | 0 | 0 | 0.04 | 0 |
%% 机械臂建模
% 定义各个连杆以及关节类型，默认为转动关节
% theta d a alpha
L1=Link([ 0 0 0 pi/2 ], 'standard'); % [四个DH参数], options
L2=Link([ 0 0 0.105 0], 'standard');
L3=Link([ 0 0 0.09 0], 'standard');
L4=Link([ 0 0 0.04 0], 'standard');
robot=SerialLink([L1,L2,L3,L4]); % 将四个连杆组成机械臂
robot.name='4DOF Robotic Arm';
robot.display();
view(3); % 解决robot.teach()和plot的索引超出报错
robot.teach();
robot.plot([0 pi/2 0 0]);
给定每个关节的转动角度，让机器人实现运动控制。
clc;
clear;
%% 机械臂建模
% 定义各个连杆以及关节类型，默认为转动关节
% theta d a alpha
L1=Link([ 0 0 0 pi/2], 'standard'); % [四个DH参数], options
L2=Link([ 0 0 0.105 0], 'standard');
L3=Link([ 0 0 0.09 0], 'standard');
L4=Link([ 0 0 0.04 0], 'standard');
b=isrevolute(L1);
robot=SerialLink([L1,L2,L3,L4],'name','Irvingao Arm'); % 将四个连杆组成机械臂
robot.name='4DOF Robotic Arm';
robot.display();
%% 轨迹规划
% 初始值及目标值
init_ang=[0 0 0 0];
targ_ang=[0, -pi/6, -pi/5, pi/6];
step=200;
[q,qd,qdd]=jtraj(init_ang,targ_ang,step); %关节空间规划轨迹，得到机器人末端运动的[位置，速度，加速度]
T0=robot.fkine(init_ang); % 正运动学解算
Tf=robot.fkine(targ_ang);
subplot(2,4,3); i=1:4; plot(q(:,i)); title("位置"); grid on;
subplot(2,4,4); i=1:4; plot(qd(:,i)); title("速度"); grid on;
subplot(2,4,7); i=1:4; plot(qdd(:,i)); title("加速度"); grid on;
Tc=ctraj(T0,Tf,step); % 笛卡尔空间规划轨迹，得到机器人末端运动的变换矩阵
Tjtraj=transl(Tc);
subplot(2,4,8); plot2(Tjtraj, 'r');
title('p1到p2直线轨迹'); grid on;
subplot(2,4,[1,2,5,6]);
plot3(Tjtraj(:,1),Tjtraj(:,2),Tjtraj(:,3),"b"); grid on;
hold on;
view(3); % 解决robot.teach()和plot的索引超出报错
qq=robot.ikine(Tc, 'q0',[0 0 0 0], 'mask',[1 1 1 1 0 0]); % 逆解算
robot.plot(qq);
机械臂运动效果如下：
在这里为了我们方便定义目标点的坐标，所以我们将a的单位改成m。
%% 机械臂建模
% 定义各个连杆以及关节类型，默认为转动关节
% theta d a alpha
L1=Link([ 0 0 0 pi/2], 'standard'); % [四个DH参数], options
L2=Link([ 0 0 10.5 0], 'standard');
L3=Link([ 0 0 9 0], 'standard');
L4=Link([ 0 0 4 0], 'standard');
b=isrevolute(L1);
robot=SerialLink([L1,L2,L3,L4],'name','Irvingao Arm'); % 将四个连杆组成机械臂
robot.name='4DOF Robotic Arm';
robot.display();
view(3);
robot.teach();
robot.plot([0 pi/2 0 0]);
参考文章：