abb各种型号机器人仿真irb120、irb6500、irb140、irb2400 构建VREP和MATLAB联合仿真实验平台，控制机械臂末端按照固定轨迹移动。 主要工作如下： （1）构建DH坐标系，建立机械臂的正运动学模型； （2）求解机械臂的逆运动学模型； （3）规划末端执行器运动轨迹； （4）编写MATLAB控制程序，控制机械臂按规划轨迹运动；

在机器人研究领域，通过联合仿真平台能有效验证机械臂控制算法。今天就来讲讲如何基于 ABB 不同型号机器人（irb120、irb6500、irb140、irb2400）构建 VREP 和 MATLAB 联合仿真实验平台，让机械臂末端按固定轨迹移动。

一、构建 DH 坐标系与正运动学模型

构建 DH 坐标系是分析机械臂运动学的基础。以 IRB120 为例，我们要根据其机械结构确定每个关节的 DH 参数。

DH 参数一般包含四个量：连杆长度 \(ai\)，连杆扭角 \(\alphai\)，关节偏距 \(di\)，关节角 \(\thetai\) 。

比如 IRB120 的第一个关节，我们根据其实际机械结构确定 \(a1\)，\(\alpha1\) 等参数。

abb各种型号机器人仿真irb120、irb6500、irb140、irb2400 构建VREP和MATLAB联合仿真实验平台，控制机械臂末端按照固定轨迹移动。 主要工作如下： （1）构建DH坐标系，建立机械臂的正运动学模型； （2）求解机械臂的逆运动学模型； （3）规划末端执行器运动轨迹； （4）编写MATLAB控制程序，控制机械臂按规划轨迹运动；

在 MATLAB 中，我们可以通过函数来构建齐次变换矩阵，实现正运动学计算。

function T = dh(a, alpha, d, theta)
    T = [cos(theta), -sin(theta)*cos(alpha), sin(theta)*sin(alpha), a*cos(theta);
         sin(theta), cos(theta)*cos(alpha), -cos(theta)*sin(alpha), a*sin(theta);
         0, sin(alpha), cos(alpha), d;
         0, 0, 0, 1];
end

这段代码定义了一个 dh 函数，输入四个 DH 参数，返回一个齐次变换矩阵 T。通过依次计算每个关节的齐次变换矩阵并相乘，就能得到机械臂末端相对于基坐标系的位姿，这就是正运动学模型的实现。

二、求解逆运动学模型

逆运动学求解是要根据给定的末端位姿反推出各个关节的角度。对于 ABB 机器人，一般可以采用几何法或者数值法求解。

以几何法为例，还是 IRB120 机器人，我们可以利用其结构特点，通过三角函数关系来求解关节角。

% 假设已知末端位姿 T0e
% 求解关节角
% 这里只是简单示意，实际需根据具体结构和位姿求解
theta1 = atan2(T0e(2,1), T0e(1,1));
% 其他关节角类似求解过程

上述代码只是简单示意了第一个关节角的求解，实际求解中要根据机械臂具体结构和给定的末端位姿，通过复杂的几何关系推导和三角函数运算来确定所有关节角。

三、规划末端执行器运动轨迹

运动轨迹规划就是要确定机械臂末端从起始点到目标点的运动路径。常见的有直线轨迹、圆弧轨迹等。

以直线轨迹为例，我们可以在 MATLAB 中通过线性插值的方法来实现。

% 起始点和目标点的位姿
start_pose = [0 0 0 0 0 0]; % 假设为初始位姿
end_pose = [1 1 1 0 0 0]; % 假设的目标位姿
num_points = 100; % 轨迹上的点数

trajectory = zeros(num_points, 6);
for i = 1:num_points
    ratio = (i - 1) / (num_points - 1);
    trajectory(i, :) = start_pose + ratio * (end_pose - start_pose);
end

这段代码通过线性插值生成了从 startpose 到 endpose 之间的 num_points 个点的轨迹。在实际应用中，要根据具体的任务需求和机械臂的工作空间来合理规划轨迹。

四、编写 MATLAB 控制程序

有了前面的基础，我们就可以编写 MATLAB 控制程序，让机械臂按规划轨迹运动。

% 连接 VREP 仿真环境
vrep = remApi('remoteApi'); 
vrep.simxFinish(-1); 
clientID = vrep.simxStart('127.0.0.1', 19997, true, true, 5000, 5); 

if clientID > -1
    % 获取机械臂关节句柄
    [returnCode, jointHandles] = vrep.simxGetObjectGroupData(clientID, vrep.sim_object_joint_type, 0, vrep.simx_opmode_oneshot_wait);
    
    for i = 1:size(trajectory, 1)
        % 根据轨迹点计算关节角
        joint_angles = inverse_kinematics(trajectory(i, :)); 
        for j = 1:length(jointHandles)
            vrep.simxSetJointTargetPosition(clientID, jointHandles(j), joint_angles(j), vrep.simx_opmode_streaming);
        end
        pause(0.05); % 控制运动速度
    end
    
    vrep.simxFinish(clientID); 
else
    disp('Failed to connect to VREP');
end

上述代码首先连接到 VREP 仿真环境，获取机械臂关节句柄。然后根据规划的轨迹点，通过逆运动学计算出每个轨迹点对应的关节角，并发送给 VREP 中的机械臂关节，实现按轨迹运动。pause 函数用于控制机械臂运动速度。

通过以上步骤，我们就能基于 ABB 不同型号机器人，利用 VREP 和 MATLAB 联合仿真平台，成功控制机械臂末端按固定轨迹移动啦。希望这篇博文能给你的机器人研究工作带来一些启发。