八自由度冗余机械臂避障

以下是一个用MATLAB编写的八自由度冗余机械臂避障的示例代码。代码使用了基本的运动学和障碍物检测算法来实现机械臂避障。

%% 初始化机械臂参数
L1 = 1;  % 第一段臂长
L2 = 1;  % 第二段臂长
L3 = 1;  % 第三段臂长
L4 = 1;  % 第四段臂长
L5 = 1;  % 第五段臂长
L6 = 1;  % 第六段臂长
L7 = 1;  % 第七段臂长
L8 = 1;  % 第八段臂长

%% 设置目标位置和障碍物位置
targetPos = [1, 2, 3];  % 目标位置
obstaclePos = [4, 5, 6];  % 障碍物位置

%% 运动学求解
% 计算机械臂每个关节的角度
theta1 = atan2(targetPos(2), targetPos(1));
theta3 = acos((L2^2 + L3^2 - norm(targetPos(1:2))^2) / (2 * L2 * L3));
theta2 = atan2(targetPos(2), targetPos(1)) - atan2(L3 * sin(theta3), L2 + L3 * cos(theta3));
theta4 = atan2(targetPos(3) - L1, norm(targetPos(1:2)) - L8);
theta5 = atan2(sqrt(1 - (targetPos(3) - L1)^2 / (norm(targetPos(1:2)) - L8)^2), (targetPos(3) - L1) / (norm(targetPos(1:2)) - L8));
theta6 = acos((L4^2 + L5^2 - L6^2) / (2 * L4 * L5));
theta7 = acos((L6^2 + L7^2 - L5^2) / (2 * L6 * L7));
theta8 = atan2(obstaclePos(2) - targetPos(2), obstaclePos(1) - targetPos(1)) - atan2(L7 * sin(theta7), L6 + L7 * cos(theta7));

% 将角度限制在合理范围内
theta1 = mod(theta1, 2 * pi);
theta2 = mod(theta2, 2 * pi);
theta3 = mod(theta3, 2 * pi);
theta4 = mod(theta4, 2 * pi);
theta5 = mod(theta5, 2 * pi);
theta6 = mod(theta6, 2 * pi);
theta7 = mod(theta7, 2 * pi);
theta8 = mod(theta8, 2 * pi);

%% 控制机械臂移动
% 此处省略控制机械臂运动的代码

%% 扩展：避障算法
% 可以使用传感器获取障碍物的位置信息，并通过调整机械臂的关节角度，使得机械臂绕过障碍物。
% 一个简单的方法是在目标位置和障碍物位置之间插入一个虚拟位置，然后重新计算机械臂的关节角度。
% 这样可以让机械臂绕过障碍物，并到达目标位置。

% 在目标位置和障碍物位置之间插入一个虚拟位置
virtualPos = (targetPos + obstaclePos) / 2;

% 重新计算机械臂的关节角度
theta1 = atan2(virtualPos(2), virtualPos(1));
theta3 = acos((L2^2 + L3^2 - norm(virtualPos(1:2))^2) / (2 * L2 * L3));
theta2 = atan2(virtualPos(2), virtualPos(1)) - atan2(L3 * sin(theta3), L2 + L3 * cos(theta3));
theta4 = atan2(virtualPos(3) - L1, norm(virtualPos(1:2)) - L8);
theta5 = atan2(sqrt(1 - (virtualPos(3) - L1)^2 / (norm(virtualPos(1:2)) - L8)^2), (virtualPos(3) - L1) / (norm(virtualPos(1:2)) - L8));
theta6 = acos((L4^2 + L5^2 - L6^2) / (2 * L4 * L5));
theta7 = acos((L6^2 + L7^2 - L5^2) / (2 * L6 * L7));
theta8 = atan2(obstaclePos(2) - virtualPos(2), obstaclePos(1) - virtualPos(1)) - atan2(L7 * sin(theta7), L6 + L7 * cos(theta7));

% 将角度限制在合理范围内
theta1 = mod(theta1, 2 * pi);
theta2 = mod(theta2, 2 * pi);
theta3 = mod(theta3, 2 * pi);
theta4 = mod(theta4, 2 * pi);
theta5 = mod(theta5, 2 * pi);
theta6 = mod(theta6, 2 * pi);
theta7 = mod(theta7, 2 * pi);
theta8 = mod(theta8, 2 * pi);

% 控制机械臂移动
% 此处省略控制机械臂运动的代码

该示例代码中首先初始化了机械臂的参数，包括每段臂长。然后设置了目标位置和障碍物位置。接下来使用运动学求解方法计算出机械臂的关节角度。最后，通过控制机械臂的关节角度，使机械臂移动到目标位置。

在示例代码的扩展部分，介绍了一种简单的避障算法。通过在目标位置和障碍物位置之间插入一个虚拟位置，然后重新计算机械臂的关节角度，从而绕过障碍物，并到达目标位置。