ST语言实现机械臂运动控制的运动学算法求解 点击:78 | 回复:0



若此笔名未被注册

    
  • 精华:8帖
  • 求助:1帖
  • 帖子:276帖 | 3235回
  • 年度积分:0
  • 历史总积分:5713
  • 注册:2003年3月30日
发表于:2024-10-19 23:05:17
楼主

以下程序仅仅只是普通的运动方程求解示意,而且确实要参考使用时,务必结合实际的设备产品自己所支持的ST语言规定,很大可能要进行修改。IEC61131-3只是标准,对不同常见企业具有一般意义,不是强制性的。

这里的内容不是机械臂的应用控制,是机械臂本体的运动控制,DH法是基本的基础的求解法。

说明:

  1. DHParams 结构:定义了DH参数的结构。

  2. Matrix4x4 类型:定义了一个4x4的矩阵类型。

  3. DHTransform 函数:计算单个关节的DH变换矩阵。

  4. MultiplyMatrices 函数:实现矩阵乘法。

  5. IdentityMatrix 函数:生成一个4x4的单位矩阵。

  6. PrintMatrix 函数:打印4x4矩阵的内容。

 

 

PROGRAM Main

    VAR

        dh_params : ARRAY[0..2] OF DHParams;

        joint_angles : ARRAY[0..2] OF LREAL;

        T_end_effector : Matrix4x4;

        T_total : Matrix4x4;

        i : INT;

    END_VAR

 

    // 初始化DH参数

    dh_params[0] := (a := 0.0, alpha := 0.0, d := 0.1);

    dh_params[1] := (a := 0.1, alpha := 3.141592653589793 / 2.0, d := 0.0);

    dh_params[2] := (a := 0.2, alpha := 0.0, d := 0.0);

 

    // 初始化关节角度

    joint_angles[0] := 3.141592653589793 / 4.0;

    joint_angles[1] := 3.141592653589793 / 6.0;

    joint_angles[2] := 3.141592653589793 / 3.0;

 

    // 初始化总变换矩阵为单位矩阵

    T_total := IdentityMatrix();

 

    // 遍历每个关节,计算其变换矩阵并累乘

    FOR i := 0 TO 2 DO

        T_total := MultiplyMatrices(T_total, DHTransform(dh_params[i].a, dh_params[i].alpha, dh_params[i].d, joint_angles[i]));

    END_FOR

 

    // 输出末端执行器的齐次变换矩阵

    T_end_effector := T_total;

    PrintMatrix(T_end_effector);

END_PROGRAM

 

// 定义DH参数结构

TYPE DHParams :

    STRUCT

        a : LREAL;

        alpha : LREAL;

        d : LREAL;

    END_STRUCT

END_TYPE

 

// 定义4x4矩阵类型

TYPE Matrix4x4 :

    ARRAY[0..3, 0..3] OF LREAL;

END_TYPE

 

// 计算单个关节的DH变换矩阵

FUNCTION DHTransform : Matrix4x4

    VAR_INPUT

        a : LREAL;

        alpha : LREAL;

        d : LREAL;

        theta : LREAL;

    END_VAR

    VAR

        cos_theta : LREAL;

        sin_theta : LREAL;

        cos_alpha : LREAL;

        sin_alpha : LREAL;

    END_VAR

 

    cos_theta := COS(theta);

    sin_theta := SIN(theta);

    cos_alpha := COS(alpha);

    sin_alpha := SIN(alpha);

 

    // 构建DH变换矩阵

    DHTransform[0, 0] := cos_theta;

    DHTransform[0, 1] := -sin_theta * cos_alpha;

    DHTransform[0, 2] := sin_theta * sin_alpha;

    DHTransform[0, 3] := a * cos_theta;

 

    DHTransform[1, 0] := sin_theta;

    DHTransform[1, 1] := cos_theta * cos_alpha;

    DHTransform[1, 2] := -cos_theta * sin_alpha;

    DHTransform[1, 3] := a * sin_theta;

 

    DHTransform[2, 0] := 0.0;

    DHTransform[2, 1] := sin_alpha;

    DHTransform[2, 2] := cos_alpha;

    DHTransform[2, 3] := d;

 

    DHTransform[3, 0] := 0.0;

    DHTransform[3, 1] := 0.0;

    DHTransform[3, 2] := 0.0;

    DHTransform[3, 3] := 1.0;

END_FUNCTION

 

// 矩阵乘法

FUNCTION MultiplyMatrices(A, B : Matrix4x4) : Matrix4x4

    VAR

        C : Matrix4x4;

        i, j, k : INT;

    END_VAR

 

    FOR i := 0 TO 3 DO

        FOR j := 0 TO 3 DO

            C[i, j] := 0.0;

            FOR k := 0 TO 3 DO

                C[i, j] := C[i, j] + A[i, k] * B[k, j];

            END_FOR

        END_FOR

    END_FOR

 

    MultiplyMatrices := C;

END_FUNCTION

 

// 单位矩阵

FUNCTION IdentityMatrix : Matrix4x4

    VAR

        I : Matrix4x4;

    END_VAR

 

    I[0, 0] := 1.0; I[0, 1] := 0.0; I[0, 2] := 0.0; I[0, 3] := 0.0;

    I[1, 0] := 0.0; I[1, 1] := 1.0; I[1, 2] := 0.0; I[1, 3] := 0.0;

    I[2, 0] := 0.0; I[2, 1] := 0.0; I[2, 2] := 1.0; I[2, 3] := 0.0;

    I[3, 0] := 0.0; I[3, 1] := 0.0; I[3, 2] := 0.0; I[3, 3] := 1.0;

 

    IdentityMatrix := I;

END_FUNCTION


 ---对有些功能设计,以下内容不是必须的---

// 打印矩阵

FUNCTION PrintMatrix(M : Matrix4x4)

    VAR

        i, j : INT;

    END_VAR

 

    FOR i := 0 TO 3 DO

        FOR j := 0 TO 3 DO

            // 假设有一个打印函数 PrintLReal

            PrintLReal(M[i, j]);

            IF j < 3 THEN

                PrintString(" ");

            END_IF

        END_FOR

        PrintString(CR);

    END_FOR

END_FUNCTION

 




楼主最近还看过


热门招聘
相关主题

官方公众号

智造工程师