七关节机械臂运动学及轨迹规划控制仿真分析.pdfVIP

第21卷第2北京工业职业技术学院学报No.2Vol.21

2022年4月JOURNALOFBEIJINGPOLYTECHNICCOLLEGEApr.2022

七关节机械臂运动学及轨迹规划控制仿真分析

罗国荣

(广州科技职业技术大学，广州510550)

摘要:设计一种七关节机械臂，可完成工业环境中的物品抓取、搬运、打磨、装配等工作。通过雅可比矩阵

法，推导七关节机械臂的位姿变换矩阵和运动学方程;利用MATLAB机器人系统工具箱，建立机械臂的仿真

模型及其球型阻碍物，绘制机械臂末端执行器的初始工作空间点和终止工作空间点;通过MATLAB模型预

测控制工具箱，仿真研究机械臂轨迹规划控制，绘制运动过程中各关节的角位移、角速度、角加速度变化曲

线，验证机械臂结构设计的合理性，以及基于模型预测控制技术的可行性。为后续的研究工作提供参考依

据。

关键词：七关节机械臂;逆向运动学；非线性预测模型；机器人;轨迹规划

中图分类号:TP241.2文献标识码:A文章编号：1671-6558(2022)02-06-0

DOI：10.3969/j.issn.1671-6558.2022.02.002

SimulationAnalysisofKinematicsandTrajectoryPlanning

ControlofSeven_JointManipulato

LUOGuorong

(GuangzhouVocationalandTechnicalUniversityofScienceandTechnology,Guangzhou510550,China)

Abstract:Aseven-jointmanipulatorisdesigned,whichcancompletetheworkofgrasping,handling,grinding,

assemblyandsoonintheindustrialenvironment.Theposetransformationmatrixandkinematicsequationofseven

-jointmanipulatorarederivedbyJacobianmatrixmethod.UsingMATLABrobotsystemtoolbox,thesimulation

modelofthemanipulatoranditssphericalobstaclesareestablished,andtheinitialworkspacepointsand

terminationworkspacepointsofthemanipulatorendeffectoraredrawn.ThroughtheMATLABmodelpredictive

controltoolbox,thetrajectoryplanningcontrolofthemanipulatorissimulated,andthevariationcurvesofangular

displacement,angularvelocityandangularaccelerationofeachjointinthemovementprocessaredrawntoverify

therationalityofthestructuraldesignofthemanipulatorandthefeasibilityofthemodel一basedpredictivecontrol

technology.Providereferenceforthe