【基于Matlab Robotics Toolbox的Dobot机械臂运动规划】系列文章是我在学习robotics toolbox中所做工作的记录，方便自己后面复习、改进
软件环境 :
Matlab R2018b 9.5;
Robotics Toolbox 10.4;
Autodesk Inventor Professional 2019.

(3）主要介绍了用Autodesk Inventor做运动可视化。

从这篇文章开始，我开始使用10.4版本的Robotics Toolbox for Matlab。我没有将本文中用到的代码在低版本中测试，10.4具体的更新说明我没有仔细研究过。遇到问题请留言，我们一起讨论解决。

0.Autodesk Inventor简介

Inventor是著名软件AutoCAD的开发公司Autodesk发行的一款用于三维机械设计、仿真、分析等的计算机辅助设计软件，与达索的Solidworks类似。

拟实现的功能是，在前面两篇文章的基础上，仿真时显示三维模型。

Robotics Toolbox for Matlab本身是有SerialLink.plot3d()函数可以显示三维模型的，同时也有人在Simulink中使用一些工具实现同样的功能。

但本人对于Inventor更熟练，以及Inventor的渲染相比Matlab会更好，所以先研究在Inventor中实现仿真。

1.在Inventor中做正运动学驱动

首先，我在Dobot官方论坛上找到了有人分享的三维模型，然后将其稍微简化后装配。

拟通过iLogic功能做正运动学驱动，我在装配需要驱动关节角时使用的是“约束”命令。装配完成后，在参数浏览器中找到各关节角，重命名并设置为关节参数。最后经过一番调试，找到这个装配体中各关节角的运动范围。

在工具栏中找到 管理-iLogic-添加表单。在表单编辑器中将左边参数列表中的t1、t2、t3拖到右边的编辑区，然后分别在他们的 行为-编辑控件类型 中设置为滑块，并在 滑块特性 中设置最值。软件会自动生成一个对话框。这个过程与Visual Basic等可视化编程软件的操作类似。

效果如下：

2.在Inventor中做逆运动学驱动

拟通过运动仿真功能做逆运动学驱动，我在装配需要驱动关节角时使用的是“联接”命令。因为如果使用前面提到的“约束”命令，运动仿真环境会认为这个关节的角度用户给定的定值常量，这个自由度就被限制了。而使用“联接”命令，在运动仿真环境中会被认为是自由的，并且会自动创建运动类型。

如图，运动类型创建完成后，分别在其 右键-特性-自由度-编辑初始条件 中找到各关节角度范围。
于是，在两个软件中，各关节分别在极限位置1和极限位置2的角度如下表：

关节	位置1	位置2
Matlab L1	-90	90
Inventor L1	-180	0
Matlab L2	-90	-5
Inventor L2	155	70
Matlab L3	45	145
Inventor L3	46	146

我们可以构造一个基于映射关系的数据处理方法，使Matlab中得到的逆解适用于Inventor。

设Matlab中第i个关节的角度为m(i)，Inventor中第i个关节的角度为i(i)，于是有：

i(1) = m(1) - 90
i(2) = -m(2) + 64
i(3) = m(3) + 1

从构建机器人，到输出逆解，代码如下：

 %机器人初始化%%定义连杆%%        theta  d  a  alphaL1 = Link([0   143 0  -pi/2]);L2 = Link([0    0 135   0]);L3 = Link([0    0 147   0]);%定义关节角范围%%          右     中  左  %%Matlab   -90     0      90  %%Inventor-180   -90       0     %L1.qlim = [deg2rad(-90) deg2rad(90)];%       抬起到竖直  L3定位位置 下降到最低 %%Matlab   -90         -55        -5     %%Inventor 155         120        70     %L2.qlim = [deg2rad(-90) deg2rad(-5)];%     上升到最高      下降到竖直  %%Matlab   45            145     %%Inventor 46            146     %L3.qlim = [deg2rad(45) deg2rad(145)];L = [L1 L2 L3];%连接连杆，构建机器人%dobot = SerialLink(L,'name','Dobot');%滑块驱动，用于找关节角范围%%dobot.teach;%view(135,35);%运动规划%% Demo：画直线%T1 = transl(200,120,100);    %起点transformation matrixT2 = transl(220,-150,100);  %终点transformation matrixT = ctraj(T1,T2,50);      %ctraj利用匀加速匀减速规划轨迹Tj = transl(T);%plot3(Tj(:,1),Tj(:,2),Tj(:,3));   %输出末端轨迹%当反解的机器人对象的自由度少于6时，要用mask vector进行忽略某个关节自由度%q = dobot.ikine(T,'mask',[1 1 1 0 0 0]);%显示机器人%dobot.plot(q,'trail',{'r','LineWidth',2});%逆解后处理%%Matlab to Inventor%q1 = rad2deg(q);q1(:,1) = q1(:,1) - 90;q1(:,2) =-q1(:,2) + 64;q1(:,3) = q1(:,3) + 0;

将q1中各列分别整理成如下格式的txt文件，用于导入Inventor。

分别在各关节运动 右键-特性-自由度-编辑驱动条件 中勾选 启动驱动条件，并选择用位置进行驱动，然后在右边的输入图示器中，依次点击样条曲线、替换当前法则、加载样条曲线，会发现驱动曲线已经变成了我们从Matlab得到的逆解。
可以在机械臂末端创建跟踪轨迹，最后播放运动仿真。

以下是运动仿真视频演示(视频中的demo不是画直线)

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