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MATLAB/Simulink机械臂运动学与轨迹仿真

共计 30 章节

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学习目标 · 课程大纲 · 机械臂运动学与轨迹仿真的应用场景

课程导入学习目标

MATLAB基础操作

矩阵运算 · 脚本与函数编写 · 绘图基础

MATLAB基础操作

Simulink界面 · 模块库 · 信号线

刚体变换基础

旋转矩阵 · 欧拉角 · 四元数

刚体变换基础旋转矩阵

机械臂运动学概述

正运动学与逆运动学定义 · D-H参数法 · 标准D-H与改进D-H的区别

机械臂运动学概述正运动学

D-H参数建模

建立机械臂连杆坐标系 · 确定D-H参数表 · 使用MATLAB编写正运动学函数

D-H参数建模

正运动学仿真

基于D-H参数计算末端位姿 · 使用MATLAB的robotics… · 并可视化机械臂构型

正运动学仿真D-H

逆运动学解析法

针对简单机械臂（如2R · 3R）推导解析解 · 使用MATLAB符号计算求解并验证

逆运动学解析法针对简单机械臂

逆运动学数值法

使用迭代法（如牛顿-拉夫森 · 雅可比伪逆）求解逆运动学 · 在MATLAB中实现并处理奇异问题

逆运动学数值法使用迭代法

雅可比矩阵与速度运动学

计算雅可比矩阵 · 分析奇异位形 · 使用MATLAB求导和数值验证

雅可比矩阵速度运动学

轨迹规划基础

关节空间与笛卡尔空间轨迹规划 · 梯形速度曲线 · 多项式插值（三次

轨迹规划基础关节空间

关节空间轨迹规划

使用MATLAB生成平滑的关节角度 · 角速度 · 角加速度曲线

关节空间轨迹规划MATLAB

笛卡尔空间轨迹规划

直线 · 圆弧 · 样条曲线插值

笛卡尔空间轨迹规…直线

轨迹规划中的优化

时间最优 · 能量最优 · 冲击最小化

轨迹规划优化

Simulink机械臂建模

使用Simulink搭建机械臂运动学… · 实现信号流仿真

Simulink机械臂建模

Simulink与MATLAB函数集成

在Simulink中使用MATLAB… · S-Function实现自定义运动学…

Simulink轨迹生成器

在Simulink中实现轨迹规划器 · 生成参考轨迹并输入到运动学模型

Simulink轨迹生成器

机械臂动力学基础

牛顿-欧拉与拉格朗日方程简介 · 在MATLAB中计算惯性矩阵 · 科氏力

机械臂动力学基础牛顿

Simulink动力学仿真

搭建机械臂动力学模型 · 使用Simscape Multibo…

Simulink动力学仿真

PID控制 · 计算力矩控制 · 阻抗控制

控制基础PID

轨迹跟踪仿真

在Simulink中结合运动学 · 动力学 · 控制器

轨迹跟踪仿真Simulink

可视化与动画

使用MATLAB的robotics… · 录制动画

可视化动画

六轴机械臂正逆运动学建模与仿真 · 使用MATLAB完成完整流程

案例实战六轴机械臂正逆运…

移动机械臂（如轮式+机械臂）的运动学…

案例实战移动机械臂

冗余机械臂（7自由度）的逆运动学求解…

案例实战冗余机械臂

基于视觉的机械臂抓取轨迹规划 · 结合图像处理与运动学仿真

案例实战基于视觉的机械臂…

常见问题与调试

D-H参数错误 · 逆运动学多解 · 奇异位形

常见问题调试

性能优化与代码加速

MATLAB代码向量化 · 并行计算 · Simulink加速模式在复杂机械臂…

性能优化代码加速

从零开始设计一个机械臂（给定连杆参数… · 完成运动学 · 轨迹规划

综合项目从零开始设计一个…

课程总结与进阶

回顾核心知识点 · 介绍机器人操作系统（ROS）与MAT… · 深度学习在轨迹规划中的应用等进阶方向

课程总结进阶