机器人工具箱 V9.10（Robotics Toolbook) (1)：建立机器人模型

机器人学工具箱（Robotics Toolbook for Matlab) 是matlab中专门用于机器人仿真的工具箱，在机器人建模、轨迹规划、控制、可视化方面使用非常方便。

创建机器人的两个最重要的函数是：Link和Seriallink

Link类

Link 对象包括连杆的各种属性：运动学参数、惯性张量、电机、传递矩阵等
Link 的类函数：
A ：关节传动矩阵
RP ：关节类型
friction : 摩擦力
nofriction : 摩擦为0
dyn : 显示动力学参数
islimit：检测关节变量是否超出范围
isrevolute : 检测关节是否为转动关节
isprismatic : 检测关节是否为移动关节
display : 显示D-H矩阵
char : 转化为字符串

Link 的类属性（读/写）：
theta：D-H参数
d:D-H参数
a:D-H参数
alpha:D-H参数
sigma: 默认0，旋转关节；1，移动关节
mdh: 默认0，标准D-H；1，改进D-H
offset:关节变量偏移量
qlim:关节变量范围

m: 质量
r: 质心
I: 惯性张量
B: 粘性摩擦
Tc: 静摩擦
G: 减速比
Jm: 转子惯量

例如：定义连杆

L =link('d',1.2,'a', 0.3,'alpha',pi/2,'offset',pi/2,‘mdh’,1,'qlim',[-pi,pi],'m',0.5,'r',[0 0 0.05],'I',[0.001 0 0; 0 0.001 0; 0 0 0.05]);
b1=isrevolute(L)； %判读L是否为旋转连杆
b2= L.d; %读取L连杆的长度

Seriallink 类

Seriallink 的类函数：
类函数比较多，包括显示机器人、动力学、逆动力学、雅可比等，用的最多的是：SerialLink 和 plot，用来显示机器人

R=SerialLink(links, options)；
R.plot（theta）；

Seriallink 的类属性（读/写）：
links ：连杆向量
gravity ：重力加速度
base ：基座标系
tool：与基座标系的变换矩阵
qlim ：关节极限位置
offset ：关节偏移量
name ：机器人的名字
manuf ：制造者的名字
comment：注释

Seriallink 的类属性（读）：
n ：关节数
config：关节配置，如‘RRRRRR’
mdh ：D-H矩阵类型
theta ：D-H参数
d ：D-H参数
a ：D-H参数
alpha： D-H参数

建立机器人

首先用Link建立连杆，再用SerialLink建立机器人，最后用plot显示机器人。

clear;
clc;
L1 = Link('d', 0, 'a', 0, 'alpha', pi/2);
L2 = Link('d', 0, 'a', 0.5, 'alpha', 0,'offset',pi/2);
L3 = Link('d', 0, 'a', 0, 'alpha', pi/2,'offset',pi/4);
L4 = Link('d', 1, 'a', 0, 'alpha', -pi/2);
L5 = Link('d', 0, 'a', 0, 'alpha', pi/2);
L6 = Link('d', 1, 'a', 0, 'alpha', 0);
b=isrevolute(L1);  %Link 类函数
robot=SerialLink([L1,L2,L3,L4,L5,L6]);   %SerialLink 类函数
robot.name='带球形腕的拟人臂';
robot.comment='飘零过客';
robot.display();  %Link 类函数
theta=[0 0 0 0 0 0];
robot.plot(theta);   %SerialLink 类函数

在 Matlab 的命令行窗口中显示 display 的结果：

robot = 带球形腕的拟人臂 (6 axis, RRRRRR, stdDH, fastRNE)
 飘零过客;
+---+-----------+-----------+-----------+-----------+-----------+
| j |     theta |         d |         a |     alpha |    offset |
+---+-----------+-----------+-----------+-----------+-----------+
|  1|         q1|          0|          0|      1.571|          0|
|  2|         q2|          0|        0.5|          0|      1.571|
|  3|         q3|          0|          0|      1.571|     0.7854|
|  4|         q4|          1|          0|     -1.571|          0|
|  5|         q5|          0|          0|      1.571|          0|
|  6|         q6|          1|          0|          0|          0|
+---+-----------+-----------+-----------+-----------+-----------+grav =    0  base = 1  0  0  0   tool =  1  0  0  0
          0         0  1  0  0           0  1  0  0
       9.81         0  0  1  0           0  0  1  0
                    0  0  0  1           0  0  0  1

plot 的图形为：

参数说明

display 显示的结果中，除了D-H参数外，还有三个矩阵，grav,base,tool
grav，重力加速度矢量
base，基座标的齐次矩阵，正常情况下，竖直方向Z轴（看重力加速度矢量），如上图所示。但有些机器人的基座标系竖直方向不是Z轴（如下图，两连杆机械臂），基座标矩阵就是机械臂的基座标系与plot图的默认坐标系之间的变换关系。如果不改变base坐标，那么就要改变grav矢量的值了。
tool，指工具坐标系和末端连杆的坐标系之间的变换矩阵。一般情况下是重合的。

工具箱下载地址：https://pan.baidu.com/s/1pLo7V7d

参考

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.