机械臂轨迹规划与控制仿真

00 / 场景与目标

从平面二自由度扩展到空间三自由度，比较轨迹方法并分析 PID 跟踪与多体仿真。

01我的贡献

• 建立二自由度平面及三自由度空间机械臂，完成正逆运动学与工作空间分析。
• 实现三次、五次多项式、梯形速度与笛卡尔直线轨迹，组织统一条件下的规划比较。
• 实现简化关节动力学的 PID 跟踪，分析末端误差、峰值误差及控制力矩。
• 搭建 URDF 与 PyBullet 可视化及三自由度重力补偿力矩控制，核对几何坐标一致性。

02系统流程

1. 01目标与途经点
2. 02正逆运动学
3. 03四组轨迹规划
4. 04PID 跟踪仿真
5. 05误差与力矩分析
6. 06URDF / PyBullet 展示

03已有结果

• 保留四组轨迹的 MATLAB 图表、CSV 与分析，形成规划到控制的完整仿真链路。
• 归档期 MATLAB R2022a 平面与空间数值检查通过；两项 Python 源码连接检查通过。
• 区分二自由度运动学回放与三自由度重力动力学控制，避免混用两种验证结果。

04验证范围与限制

结果应与测量对象和验证条件一同阅读。历史记录、主机检查与真实设备验证分别说明。

• 本人独立完成建模与控制仿真实现；其他成员的报告和汇报工作不归为本人贡献。
• 全部控制结果为仿真，只控制末端位置；没有实体机械臂、夹爪或物体接触实验。
• MATLAB 使用独立关节简化模型；PyBullet 的动力学、参数和控制增益不同，指标不能直接互换。
• 归档期未重新执行完整 PyBullet 重力仿真；Python 连接检查不是仿真运行验收。

05公开材料