Matlab Robotic Toolbox V9.10工具箱(七)：Stanford arm 动力学建模与仿真

Stanford arm，斯坦福机械臂，也是经典的机器人模型，很多教材上都用它作为例子。

1、动力学建模

其 DH 矩阵为：

j	theta	d	a	alpha	offset
1	q1	0.412	0	-1.571	0
2	q2	0.154	0	1.571	0
3	-1.571	q3	0	0	0
4	q4	0	0	-1.571	0
5	q5	0	0	1.571	0
6	q6	0.263	0	0	0

包含动力学参数的建模为：

%             th    d       a    alpha
L(1) = Link([ 0     0.412   0   -pi/2     0]);
L(2) = Link([ 0     0.154   0    pi/2     0]);
L(3) = Link([ -pi/2 0       0    0        1]);  % PRISMATIC link
L(4) = Link([ 0     0       0   -pi/2     0]);
L(5) = Link([ 0     0       0    pi/2     0]);
L(6) = Link([ 0     0.263   0    0        0]);


L(3).qlim = [12 12+38] * 0.0254;

L(1).qlim = [-170 170]*pi/180;
L(2).qlim = [-170 170]*pi/180;
L(4).qlim = [-170 170]*pi/180;
L(5).qlim = [-90 90]*pi/180;
L(6).qlim = [-170 170]*pi/180;


L(1).m = 9.29;
L(2).m = 5.01;
L(3).m = 4.25;
L(4).m = 1.08;
L(5).m = 0.630;
L(6).m = 0.51;

L(1).Jm = 0.953;
L(2).Jm = 2.193;
L(3).Jm = 0.782;
L(4).Jm = 0.106;
L(5).Jm = 0.097;
L(6).Jm = 0.020;

L(1).G = 1;
L(2).G = 1;
L(3).G = 1;
L(4).G = 1;
L(5).G = 1;
L(6).G = 1;

L(1).I = [0.276   0.255   0.071   0   0   0];
L(2).I = [0.108   0.018   0.100   0   0   0];
L(3).I = [2.51    2.51    0.006   0   0   0 ];
L(4).I = [0.002   0.001   0.001   0   0   0 ];
L(5).I = [0.003   0.0004  0       0   0   0];
L(6).I = [0.013   0.013   0.0003  0   0   0];

L(1).r = [0    0.0175 -0.1105];
L(2).r = [0   -1.054  0];
L(3).r = [0    0      -6.447];
L(4).r = [0    0.092  -0.054];
L(5).r = [0    0.566   0.003];
L(6).r = [0    0       1.554];

qz = [0 0 0 0 0 0];

stanf = SerialLink(L, 'name', 'Stanford arm');

模型

要显示模型，可以在命令行输入：

w=[-1,1,-1,1,-1,1];
stanf.plot(qz,'workspace',w);

显示的结果如下图所示：

PD 控制

控制率为：

u(t)=Kp∗e+Kd∗e˙+τ

simulink 控制图为：

参考文献：

Peter Corke，Robotics Toolbox for MATLAB Release 9（Version，9.10），2015.02 
P.I. Corke, Robotics, Vision & Control: Fundamental Algorithms in MATLAB.Springer, 2011.