六自由度機器人半實物實驗平臺（教學版）：本平臺以桌面級垂直串聯六自由度機器人為被控對象，提供了半物理開發驗證環境，在滿足基本機器人示教操作的同時，可以對六自由度機器人的軌跡規劃、空間插補算法、正/逆運動學解算等機器人學及其控制理論算法的本科教學提供實驗支撐。

1、概述

本平臺以桌面級垂直串聯六自由度機器人為被控對象，提供了半物理開發驗證環境，在滿足基本機器人示教操作的同時，可以對六自由度機器人的軌跡規劃、空間插補算法、正/逆運動學解算等機器人學及其控制理論算法的本科教學提供實驗支撐。平臺提供開源的機器人運動學相關算例和培訓文檔，為高年級本科生的課程設計提供學習參考。

2、六自由度機器人半實物實驗平臺（教學版）特征優勢

（1）支持RCP快速原型設計

實現用戶的MATLAB/Simulink仿真模型到嵌入式控制原型的自動轉換；

（2）開發環境友好：

基于MATLAB Simulink開發機器人控制系統模型，極大降低了機器人控制系統設計的開發難度；

（3）桌面級機器人：

采用桌面級六軸機器人，相對工業級機器人六軸機器人具有相似的結構特征，且工程塑料材質更加安全，適合本科教學實驗。

（4）機器人實現動作：

單關節動作、多關節聯動、空間直線、空間圓弧、吸取物體并搬運等；

（5）多樣化的調試手段

支持機器人控制器模型任意參數的在線修改、任意系統變量的在線監測，以及所有觀測數據的實時存儲、離線回放、數據導出等豐富的開發調試手段；

（6）開源示例

平臺提供開源的機器人運動學相關算例和培訓文檔，為高年級本科生的課程設計提供學習參考。

3、實驗內容

?快速入門實驗

?機器人機械系統認識實驗

?機器人控制系統認識實驗

?機器人示教編程與再現控制

?機器人坐標系建立

?機器人正運動學分析

?機器人逆運動學分析

?機器人軌跡規劃離線仿真實驗

?機器人空間直線運動實驗

?機器人搬運實驗

4、六自由度機器人半實物實驗平臺（教學版）實驗示例

（1）機器人軌跡規劃離線仿真實驗

基于Matlab開發的六關節機器人的軌跡規劃仿真軟件sxTeach，為學生初步學習機器人軌跡規劃和運動學正逆解算法提供了離線仿真環境。試驗界面如下圖所示，可以完成如下功能：

? 配置DH參數 ? 設置各個關節角度 ? 設置末端位置? 編輯運動軌跡 ? 軌跡規劃

單擊Profile按鈕，執行軌跡規劃操作，經過正逆解運算后，直接得到6個關節角度曲線。

軌跡規劃仿真軟件sxTeach的后臺運算采用M語言編寫，且所有源代碼均向用戶開放。

（2）機器人空間直線運動仿真實驗

在完成機器人離線仿真實驗的基礎上，本平臺更多地是使用真實的機器人實物本體作為控制對象。用戶基于Matlab Simulink可快速完成機器人控制算法的開發，經自動編譯后生成VxWorks實時系統代碼，最后實時代碼部署到實時仿真器中運行，并通過多軸運動控制卡實現對機器人各關節的控制。

如下圖所示，基于Matlab Simulink開發六關節機器人控制系統模型，包括了軌跡規劃算法模型、逆運動學算法模型、單軸速度控制模型、六軸電機編碼器反饋模型等。

在六關節機器人控制系統模型中，我公司主要提供了控制算法示例模型和運動控制的硬件模型庫。用戶可基于本實驗示例，任意替換機器人控制模型的各個算法模塊，在無需關注底層軟硬件接口實現的前提下，快速驗證自己的機器人控制系統算法模型。

5、現有用戶

?北京交通大學  ?中國科學院空間應用工程與技術中心  ?青島大學  ?洛陽師范學院  ?中南大學

?上海理工大學  ?上海工程技術大學  ?北方民族大學  ?北京航空航天大學 ?江西理工大學