【SimMechanics】使用Matlab/SimMechanics仿真机械臂

前言：之前海子哥用SimMechanics来建立机械臂仿真，自己也开始慢慢的使用，发现SimMechanics比Adams仿真机械臂好用多了，由于Matlab/simulink能与SimMechanics形成交互界面，数据处理非常的方便，且SimMechanics自带的模块功能也很强大，用起来实属方便。Simscape Multibody/simmechanics官方文档

一. smnew命令

这里我使用的matlab版本是R2019b，在命令行窗口输入smnew，即可启动SimMechanics基本模块组成的模型。其中包括：
Solver Configuration ：求解器
World Frame ：世界坐标系
Mechanism Configuration：设置重力和数值计算
Brick Solid ：刚体构件
Simulink-PS Convert ：转换模块
Rigid Transform ：平移变换系

Simscape Multibody library 即为模块库。

二. 各模块说明

2.1 Solid模块

Geometey设置刚体的形状，也可以从外部文件导入。
Inertia设置刚体的质量/密度
Graphic设置图形颜色
Frames建立刚体的坐标系。

注：在建立Solid的frames之前需要先规划好整个机械臂的坐标系，这里我的坐标系建立是按照改进型DH参数来建立。

2.2 Rigid Transform模块

设置坐标系的旋转和平移，Standard Axis表示绕port B的坐标系的轴旋转平移变化得到的port F坐标系，None表示不平移或者不旋转。

2.3 Revolute Joint模块

Limit设置旋转关节的最大最小限位角，Actuation设置力矩输入或驱动输入。
①.当力矩输入时则旋转关节的角度和角速度自动计算。
②.当设置驱动输入时，则驱动力矩由系统自动计算
Sensing传感器根据实际情况选择，表示输出角度角速度或者力矩。

三. 搭建机械臂模型

从外部文件导入机械臂solid。按照 solid – transform – revolute joint – solid进行连接，前一个模块的Follower接后一个模块的Base，依次进行连接。

启动仿真即可出现机械臂的基本模型，视图左边部分可以查看各个部件的坐标系

四. 补充

至此，机械臂基本模型就完成了，需要注意的是坐标系的变换关系要正确。利用此模型后继可以完成轨迹规划，负载识别等工作。还可以加上转动惯量传感器，坐标系传感器测量转动惯量或测距。

Inertia Sensor模块 :

mass （质量）
Center of mass （质心）
Inertia Matrix (惯性矩阵绕选中坐标系的惯性矩阵)
Centered Inertia Matrix (中心惯性矩阵 = 质心惯性矩阵)
Principal Inertia Matrix (主惯性矩阵)