MATLAB SCARA 机器人轨迹规划项目

基于MATLAB机器人工具箱和CoppeliaSim仿真平台，完成SCARA机械臂的完整运动学建模、轨迹规划与仿真验证，实现机器人运动控制算法的理论分析与实践应用。 轨迹规划实验 README

文件说明

主要文件

zzz2_1.m - 轨迹规划分析版（不包含仿真执行）

• 专注于轨迹规划算法的理论分析
• 生成详细的图形化分析结果
• 适用于教学演示和算法验证

zzz2_2.m - 完整版本（整合 zzz2_1.m 功能 + CoppeliaSim 仿真）

• 包含所有 zzz2_1.m 的分析功能
• 新增 CoppeliaSim 仿真验证
• 支持多种运行模式选择
• 包含数字"24"轨迹绘制功能

功能特性

1. 关节空间轨迹规划

• 一次线性轨迹规划：最简单的线性插值
• 二次抛物线轨迹规划：起始和终止速度为0
• 三次轨迹规划：起始和终止加速度为0，运动更平滑

2. 笛卡尔空间轨迹规划

• 直线轨迹：末端执行器在任务空间做直线运动
• 圆形轨迹：末端执行器在任务空间做圆形运动
• 复杂轨迹：数字"24"轨迹绘制

3. 分析功能

• 关节运动特性分析（位置、速度、加速度）
• 末端执行器轨迹可视化
• 多种规划方法对比分析
• 工作空间验证

4. 仿真功能（仅 zzz2_2.m）

• CoppeliaSim 实时仿真
• 轨迹跟踪验证
• 实时监控显示

使用方法

运行 zzz2_1.m（分析版）

% 直接运行，无需参数
zzz2_1

输出：

• 各种轨迹规划方法的详细分析图
• 关节运动特性对比
• 末端执行器轨迹比较

运行 zzz2_2.m（完整版）

% 运行后选择模式
zzz2_2

运行模式选择：

• 仅MATLAB分析：等同于 zzz2_1.m 功能
• CoppeliaSim仿真验证：需要先启动 CoppeliaSim
• 完整实验：分析+仿真

仿真轨迹选择：

• 关节空间线性轨迹
• 关节空间二次抛物线轨迹
• 关节空间三次轨迹
• 笛卡尔空间直线轨迹
• 笛卡尔空间圆形轨迹
• 绘制数字"24"轨迹

输出结果

图形输出

• 单一方法详细分析图：每种轨迹规划方法的完整分析
• 对比分析图：多种方法的横向比较
• 笛卡尔空间轨迹图：任务空间轨迹可视化
• 实时仿真监控：仿真过程的实时显示

文本输出

• 轨迹规划参数
• 工作空间验证结果
• 仿真执行状态
• 性能统计信息

依赖项

必需

• MATLAB (推荐 R2020a 或更高版本)
• Robotics Toolbox for MATLAB

可选（用于仿真功能）

• CoppeliaSim
• Remote API 库文件（包含在 need/ 目录中）

文件结构

项目根目录/
├── zzz2_1.m              # 轨迹规划分析版
├── zzz2_2.m              # 完整版本
├── mtbzz.ttt             # CoppeliaSim场景文件
├── need/                 # CoppeliaSim Remote API库
│   ├── remApi.m
│   ├── remoteApi.dll
│   ├── remoteApiProto.m
│   ├── simpleSynchronousTest.m
│   └── simpleTest.m
└── README.md             # 项目说明

快速开始

仅进行轨迹分析

1. 确保 MATLAB 已安装 Robotics Toolbox
2. 运行以下命令：

   zzz2_1

完整实验体验

1. 启动 CoppeliaSim
2. 打开 mtbzz.ttt 场景文件
3. 在 MATLAB 中运行：

   zzz2_2

4. 选择"完整实验"模式

技术特点

轨迹规划算法

• 线性插值：简单快速，适合基础应用
• 抛物线轨迹：速度连续，运动平滑
• 三次多项式：加速度连续，最优化运动

可视化功能

• 实时图形显示
• 多维度数据对比
• 轨迹跟踪可视化
• 性能指标展示

仿真集成

• 与 CoppeliaSim 无缝连接
• 实时数据传输
• 虚拟环境验证
• 物理仿真支持

注意事项

运行环境

• 确保 MATLAB 路径包含所有必需文件
• 仿真功能需要 CoppeliaSim 正常运行
• 建议在运行仿真前先进行纯分析模式测试

常见问题

• 无法连接 CoppeliaSim：检查 Remote API 库文件是否正确加载
• 图形显示异常：确认 MATLAB 图形界面正常工作
• 轨迹计算错误：验证机器人参数设置是否正确