雅可比矩阵的第Ji列:
关于一些基本概念可以参考博客,部分细节如下:
每个移动关节,Ji可以这样计算:
每个旋转关节,Ji这样计算:
有时候要求按照末端执行器坐标系{n}来执行一些位移旋转之类的操作,在末端执行器坐标系下的雅可比矩阵可以这样计算:
SDH代码程序参考博客,如下:
function [ J ] = Jacob_cross_SDH( q ) %JACOB_CROSS_SDH 函数摘要 % 输入q0为逼近角,单位为弧度,矩阵大小1*6; % 输出J为速度雅各比矩阵,矩阵大小6*6; % 说明:利用向量积的方法求解系统的雅各比矩阵,方法1和方法2任选一种 % 说明:此求解方法基于SDH参数建模,若MDH方法建模,需进行一定的下标改动 d=[105.03,0,0,75.66,80.09,44.36]; a=[0,-174.42,-174.42,0,0,0]; alp=[pi/2,0,0,pi/2,-pi/2,0]; offset=[0,-pi/2,0,-pi/2,0,0]; thd=q+offset; % 求各个关节间的变换矩阵 T0=trotz(0)*transl(0,0,0)*trotx(0)*transl(0,0,0); T1=trotz(thd(1))*transl(0,0,d(1))*trotx(alp(1))*transl(a(1),0,0); T2=trotz(thd(2))*transl(0,0,d(2))*trotx(alp(2))*transl(a(2),0,0); T3=trotz(thd(3))*transl(0,0,d(3))*trotx(alp(3))*transl(a(3),0,0); T4=trotz(thd(4))*transl(0,0,d(4))*trotx(alp(4))*transl(a(4),0,0); T5=trotz(thd(5))*transl(0,0,d(5))*trotx(alp(5))*transl(a(5),0,0); T6=trotz(thd(6))*transl(0,0,d(6))*trotx(alp(6))*transl(a(6),0,0); % 求各个关节相对于惯性坐标系的变换矩阵 T00 = T0; T01 = T1; T02 = T1*T2; T03 = T1*T2*T3; T04 = T1*T2*T3*T4; T05 = T1*T2*T3*T4*T5; T06 = T1*T2*T3*T4*T5*T6; % 求各个关节相对于末端坐标系的变换矩阵 T06 = T1*T2*T3*T4*T5*T6; T16 = T2*T3*T4*T5*T6; T26 = T3*T4*T5*T6; T36 = T4*T5*T6; T46 = T5*T6; T56 = T6; % 提取各变换矩阵的旋转矩阵 R00 = t2r(T00); R01 = t2r(T01); R02 = t2r(T02); R03 = t2r(T03); R04 = t2r(T04); R05 = t2r(T05); R06 = t2r(T06); % 取旋转矩阵第3列,即Z轴方向分量 Z0 = R00(: , 3); Z1 = R01(: , 3); Z2 = R02(: , 3); Z3 = R03(: , 3); Z4 = R04(: , 3); Z5 = R05(: , 3); Z6 = R06(: , 3); %% Method.1 % 求末端关节坐标系相对于前面各个坐标系的位置,即齐次变换矩阵的第四列 % pi6为坐标系i和末端坐标系的相对位置在坐标系i下的表示 P06 = T06(1:3, 4); P16 = T16(1:3, 4); P26 = T26(1:3, 4); P36 = T36(1:3, 4); P46 = T46(1:3, 4); P56 = T56(1:3, 4); P66 = [0; 0; 0]; % 使用向量积求出雅可比矩阵 % R0i为坐标系0到坐标系i的旋转矩阵 % R0i*Pi6指坐标系i和末端坐标系的相对位置在0坐标系下的表示 J1 = [cross(Z0, R00*P06); Z0]; J2 = [cross(Z1, R01*P16); Z1]; J3 = [cross(Z2, R02*P26); Z2]; J4 = [cross(Z3, R03*P36); Z3]; J5 = [cross(Z4, R04*P46); Z4]; J6 = [cross(Z5, R05*P56); Z5]; %% Method.2 % % pi为坐标系i与世界坐标系0的相对位置 % p0=transl(T00); % p1=transl(T01); % p2=transl(T02); % p3=transl(T03); % p4=transl(T04); % p5=transl(T05); % p6=transl(T06); % % % p6-pi为i坐标系指向末端坐标系的向量 % % p6-pi即为末端坐标系与i坐标系相对位置在世界坐标系中的表示 % % Ji=[Jv;Jw] 对应六自由度的速度分量和旋转分量 % J1 = [cross(Z0, p6-p0); Z0]; % J2 = [cross(Z1, p6-p1); Z1]; % J3 = [cross(Z2, p6-p2); Z2]; % J4 = [cross(Z3, p6-p3); Z3]; % J5 = [cross(Z4, p6-p4); Z4]; % J6 = [cross(Z5, p6-p5); Z5]; J = [J1, J2, J3, J4, J5, J6]; end