MATLAB中PUMA560机械臂问题

Question

这两站图都是PUMA560机械臂模型，但是有点偏差，我不是很理解，求解答。第一张图是在网上找的根据改进型D-H建立 的机械臂，从图中可以看出第六轴的关节是像其他轴的一样能看见。第二张图是在机器人工具箱里导入的%% 建模
% 导入puma560 模型
mdl_puma560;
%% 展示
% 使用teach函数 展示机器人
p560.teach();模型，但是为啥这里显示的第六轴是只有坐标系，没有可见的红色关节，只有坐标系

Answer 1

上午好☀️☀️☀️️
本答案参考通义千问

在MATLAB中使用PUMA560机械臂模型时，你提到的“两站图”问题，其实涉及到不同来源的模型构建方式和显示方式的不同。以下是详细解释和解决方案：

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一、问题分析

1. 第一张图（网上找的改进型D-H模型）

• 这是根据改进型Denavit-Hartenberg (D-H) 建立的PUMA560模型。
• 第六轴（末端关节）是可见的红色关节，说明该模型在建模时将每个关节都作为独立的几何体来绘制。

2. 第二张图（机器人工具箱中的puma560模型）

• 这是MATLAB机器人工具箱（Robotics Toolbox）中自带的mdl_puma560函数生成的模型。
• 在使用 p560.teach(); 展示时，第六轴只显示了坐标系，而没有红色的关节体，这是因为：
  • 默认情况下，工具箱中的模型只显示连杆的坐标系（即DH参数定义的参考系）。
  • 为了更直观地看到关节体（如圆柱或球形），需要手动添加几何体到模型中。

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二、为什么第六轴不显示？

在MATLAB机器人工具箱中，mdl_puma560 函数只是创建了一个基于D-H参数的机器人结构，它并不包含实际的几何形状（如关节的圆柱体或球体）。因此，在使用 teach() 或 plot() 函数时，默认只显示坐标系（即各关节的坐标系）。

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三、解决方案

如果你希望看到类似第一张图那样的模型（即每个关节都有可见的几何体），可以按照以下步骤进行修改：

步骤1：加载原始模型

mdl_puma560;

步骤2：为每个关节添加几何体

你可以通过手动为每个关节添加几何体（如圆柱体或球体）来模拟真实的机械臂结构。以下是一个示例代码：

% 定义关节半径
joint_radius = 0.02; % 关节半径
link_length = [0.4318, 0.0203, 0.4331, 0.0203, 0.4331, 0.0203]; % 各连杆长度

% 添加几何体
for i = 1:6
    % 创建一个圆柱体（表示关节）
    joint_cyl = cylinder(joint_radius, 20);
    joint_cyl = [joint_cyl(1:2,:)'; joint_cyl(3,:)];
    
    % 设置位置（根据DH参数）
    % 注意：这里需要根据实际DH参数调整位置
    % 例如，第i个关节的位置在第i个连杆的末端
    pos = [0, 0, link_length(i)];
    
    % 将几何体添加到机器人模型中
    p560 = addBody(p560, joint_cyl, 'Joint', i, 'Offset', pos);
end

注意：上述代码只是一个示例，实际中需要根据D-H参数精确设置每个关节的位置和方向。

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四、建议做法

如果你希望获得更真实的可视化效果，可以考虑以下方法：

1. 使用第三方模型库：有些MATLAB用户社区提供了带有真实几何体的PUMA560模型，可以直接导入。
2. 自定义模型：使用 rigidBodyTree 类从头开始构建带有几何体的机械臂模型。
3. 使用Simulink或ROS接口：如果你需要更高级的仿真功能，可以考虑与ROS或Simulink结合使用。

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五、总结

| 问题点 | 解释 | |--------|------| | 第六轴只显示坐标系 | MATLAB机器人工具箱默认只显示坐标系，不包含几何体 | | 如何让第六轴显示为关节 | 需要手动为每个关节添加几何体（如圆柱体） | | 推荐做法 | 使用 addBody 方法添加几何体，或使用已有带几何体的模型 |

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六、代码示例（修改后的模型）

如果你想直接使用带有几何体的PUMA560模型，可以尝试以下代码：

% 加载带有几何体的PUMA560模型
p560 = importrobot('puma560_with_geometry.urdf'); % 假设你有这个文件

% 显示模型
p560.teach();

如果没有现成的 .urdf 文件，你可以自己用 rigidBodyTree 构建并添加几何体。

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如果你需要我帮你生成一个完整的带有几何体的PUMA560模型代码，也可以告诉我！