1.close all; clear all; clc; 2.coe =[0 254 35 166 90 221 2 0]; %滤波器系数 3. 4.len = length(coe); % 滤波器阶数 5.Fs=80000; % 采样率 6.T=0.015; % 时间 7.dt=1.0/Fs; % 时间刻度 8.N=T/dt; % 点数 9.t=linspace(0,T,N); % 时间向量 10.x = sin(2*pi*500*t); % 输入信号,500KHz 11.y = sin(2*pi*13000*t); % 输入信号,13000Hz 12.z=x+y; 13.outputY = conv(z,coe)/(2^len); % 输出信号 14. 15.subplot(211) 16.plot(t,z); 17.subplot(212) 18.plot(outputY)
时间: 2023-08-06 20:02:02 浏览: 183
这段代码实现了一个FIR数字滤波器,对输入信号进行滤波处理,得到输出信号。具体解释如下:
1. 第一行代码关闭所有打开的figure窗口,清空工作区并清除命令窗口中的内容。
2. 第二行代码定义了一个长度为8的一维数组coe,存储了FIR滤波器的系数。
3. 第四行代码通过length函数获取滤波器的阶数。
4. 第五行代码定义了采样率Fs为80kHz。
5. 第六行代码定义了时间T为0.015秒。
6. 第七行代码通过计算得到时间刻度dt。
7. 第八行代码通过计算得到采样点数N。
8. 第九行代码使用linspace函数生成一个时间向量t。
9. 第十行代码定义了一个输入信号x,表示一个频率为500kHz的正弦波。
10. 第十一行代码定义了一个输入信号y,表示一个频率为13kHz的正弦波。
11. 第十二行代码将x和y相加得到一个混合信号z。
12. 第十三行代码调用conv函数对z进行卷积运算,得到输出信号outputY。
13. 第十三行代码除以2的len次方进行归一化处理。
14. 第十五行代码将原始信号和滤波后的信号分别绘制在两个子图中。
需要注意的是,这段代码中的FIR滤波器系数coe是手动输入的,实际应用中需要通过设计滤波器的方法得到。此外,由于卷积运算会使输出信号的长度变长,因此需要进行归一化处理,以保证输出信号的幅值与输入信号的幅值相同。
相关问题
1.clc; 2.clear; 3.I = imread('Panda.bmp'); %读取图片 4.I_PepperSalt=imnoise(I,'salt & pepper'); %添加椒盐噪声 5.Mat = ones(3,3)/9; %3x3均值滤波矩阵 6.[m,n] = size(I_PepperSalt); %读取图像长和宽 7.I1 = double(I_PepperSalt); %将图像转换成double类型 8.I2 = I1; 9.for i=2:m-1 10. for j=2:n-1 %从去除边缘的像素开始滤波 11. Mat2 = I1(i-1:i+1,j-1:j+1).*Mat; 12. s = sum(Mat2(:)); 13. I2(i,j) = s; 14. end 15.end 16.I3 = uint8(I2); 17. 18.%图像对比 19.figure; 20.subplot(131) 21.imshow(I); 22.title("原始图像"); 23.subplot(132) 24.imshow(I_PepperSalt); 25.title("椒盐噪声图像"); 26.subplot(133) 27.imshow(I3); 28.title("均值滤波图像");请帮我分析这段代码中均值滤波处理过程和原理
这段代码实现了对一幅图像添加椒盐噪声后的均值滤波处理,并将处理前后的图像进行对比展示。
具体的均值滤波处理过程如下:
1. 读取一幅图像并添加椒盐噪声。
2. 定义一个3x3的均值滤波矩阵Mat,其中每个元素都为1/9。
3. 将图像转换成double类型,并将其复制一份到I2中。
4. 从去除边缘的像素开始遍历图像,对于每一个像素,将其周围的3x3像素与均值滤波矩阵相乘,再将其加和,得到一个新的像素值,并将其存储到I2中。
5. 遍历结束后,将I2转换成uint8类型,即可得到经过均值滤波处理后的图像I3。
6. 最后将原始图像、添加椒盐噪声后的图像以及均值滤波处理后的图像进行对比展示。
均值滤波的原理是通过对图像的像素进行平均处理来去除图像中的噪声,即用像素周围的邻域的均值来代替该像素的值。均值滤波是一种简单的线性平滑滤波器,但它也有缺点,即不能有效地去除图像中的噪声,同时也会导致图像细节的模糊。
现有一个2+1构型的三自由度机械臂(基座不动,大臂绕z转动,小臂绕z转动,末端沿z轴移动),基座竖直杆长60,大臂长150,小臂长105,末端能上下移动50,请将此参数代入clear all; clc; close all; %建立机器人模型 % theta d a alpha offset L1=Link([0 0.1 0 0 0 ]); %定义连杆的D-H参数 L2=Link([pi/2 0 0.2 -pi/2 0 ]); L3=Link([pi/3 0 0.3 0 0 ]); Mh=SerialLink([L1 L2 L3],'name','Machine hand'); %连接连杆,机器人取名Machine hand theta=[0,pi/2,pi/3]; plot(Mh,theta);%输出机器人模型,后面的六个角为输出时的theta姿态 teach( Mh)此代码,构建此机械臂模型
<think>好的,我需要帮助用户将他们提供的机械臂参数代入到MATLAB的Robotics Toolbox代码中。首先,用户描述了一个2+1构型的三自由度机械臂,基座不动,大臂和小臂绕z轴转动,末端沿z轴移动。具体参数是基座竖直杆长60,大臂长150,小臂长105,末端能上下移动50。用户提供的代码示例中使用了D-H参数,但似乎参数设置不正确,我需要根据用户提供的实际参数进行调整。
首先,我需要理解2+1构型的结构。这里应该是两个旋转关节(RR)和一个移动关节(P),基座固定,所以前两个关节是绕z轴旋转的,第三个关节是沿z轴的移动。不过用户提到基座竖直杆长60,这可能是指基座的高度。接下来,大臂长150和小臂长105应该是连杆的长度。末端能上下移动50,应该是第三个关节的移动范围。
接下来分析用户提供的代码。代码中使用了三个Link对象,每个Link的参数是theta, d, a, alpha和offset。根据D-H参数的惯例,每个连杆的参数包括theta(关节角)、d(连杆偏距)、a(连杆长度)、alpha(连杆扭转角)和offset(关节偏移)。用户当前的代码中的参数可能不符合实际的机械臂结构,需要重新计算。
首先,基座竖直杆长60可能对应第一个连杆的d参数,因为基座是固定的,所以第一个连杆可能是一个棱柱关节或旋转关节。但根据用户描述,基座不动,前两个关节都是绕z轴旋转,第三个是移动关节。所以可能需要调整D-H参数的结构。
对于三自由度的RRP机械臂,结构应该是前两个旋转关节绕z轴,第三个移动关节沿z轴。但需要确定每个连杆的D-H参数。通常,D-H参数中,旋转关节的theta是变量,移动关节的d是变量。因此,第一个和第二个关节是旋转关节(theta1和theta2),第三个是移动关节(d3)。
但用户提供的代码中第三个关节是旋转的,theta为pi/3,这显然不符合用户描述的末端沿z轴移动的情况。因此,需要将第三个关节改为移动关节,即设置sigma为1(在Link的参数中,sigma=1表示移动关节)。
接下来需要确定每个连杆的D-H参数。基座竖直杆长60可能对应第一个连杆的d值,即第一个连杆的d参数为0.06米(假设单位为米),因为基座的高度是60mm。第一个关节是绕z轴的旋转,所以第一个连杆的a应该为0,alpha为0,因为绕z轴旋转,连杆的扭转角为0,长度a为0,d为基座高度0.06米。
第二个关节是绕z轴的旋转,大臂长150mm,即a为0.15米。此时,第二个连杆的alpha应该为0,因为两个连续的绕z轴旋转可能需要调整参数,或者可能存在坐标系的转换问题。但通常在D-H参数中,绕z轴旋转后,下一个连杆的x轴会由a和alpha决定。可能需要检查是否正确。
第三个关节是移动关节,沿z轴移动,所以第三个连杆的d参数为变量,a为0,alpha为0。小臂长105mm可能需要在第二个连杆的a参数中体现,或者可能在第三个连杆的a参数中。这里可能需要重新理清结构。
可能的D-H参数分配如下:
- 基座高度:d1 = 60mm = 0.06m(第一个连杆的d)
- 大臂长度:a2 = 150mm = 0.15m(第二个连杆的a)
- 小臂长度:a3 = 105mm = 0.105m(第三个连杆的a?或者可能是第三个连杆的d?这里可能需要进一步分析)
不过,对于第三个关节是移动关节的情况,通常a3应为0,而移动方向由d3决定。但用户提到末端能上下移动50mm,这应该是d3的范围,即第三个关节的d参数范围是0到0.05m。因此,第三个连杆的d参数为变量,初始值可能为0,移动范围0到0.05m。而小臂长度105mm可能属于第二个连杆的a参数?
可能用户的结构是:
- 基座高度d1 = 60mm
- 第一个旋转关节(绕z轴)后,大臂长度a2 = 150mm
- 第二个旋转关节(绕z轴)后,小臂长度a3 = 105mm
- 第三个移动关节沿z轴,移动范围50mm
但这样的话,第三个关节的移动是沿z轴,但前两个旋转关节都是绕z轴,这样整个机械臂的运动平面是绕z轴的旋转,导致末端在xy平面移动,而第三个关节的移动沿z轴。这可能与用户描述的“末端沿z轴移动”一致,即前两个关节控制xy平面的位置,第三个关节控制z轴的高度。
不过,这样的结构可能存在问题,因为前两个绕z轴的旋转关节实际上会导致末端在xy平面移动,而第三个关节沿z轴移动,这样整个工作空间是圆柱形的。但用户提供的参数可能更符合SCARA类型的机械臂,但这里可能结构不同。
现在需要正确分配D-H参数:
根据标准D-H参数,每个连杆i的坐标系定义如下:
- theta_i: 绕z_i-1轴旋转的关节角(旋转关节)
- d_i: 沿z_i-1轴的连杆偏距(移动关节)
- a_i: 沿x_i轴的连杆长度
- alpha_i: 绕x_i轴的扭转角
对于第一个连杆(基座):
- 基座高度为60mm,所以d1 = 0.06m
- 第一个关节是绕z0轴旋转(theta1)
- a1 = 0(因为基座没有x方向的长度)
- alpha1 = 0(绕x1轴的扭转角为0)
第二个连杆(大臂):
- 第二个关节是绕z1轴旋转(theta2)
- a2 = 0.15m(大臂长度)
- d2 = 0(因为移动发生在z方向由之前的d1处理)
- alpha2 = 0?或者可能需要调整,因为绕z轴连续旋转可能需要不同的alpha值?
通常,如果两个连续的旋转关节都是绕z轴,那么alpha参数可能需要调整。例如,如果第一个关节绕z0旋转,第二个关节绕z1旋转,而z1和z0平行的话,那么alpha1应该为0。但实际中,两个绕z轴的旋转关节可能需要不同的坐标系设置。可能需要重新考虑。
例如,对于SCARA机械臂,前两个关节都是绕z轴,所以他们的alpha值可能为0。但通常,第二个关节的alpha为0,而第三个可能会有不同的alpha值。不过这里可能需要正确设置。
第三个连杆(小臂):
- 第三个关节是移动关节,沿z2轴移动(d3)
- a3 = 0.105m(小臂长度?或者是否属于第二个连杆的a?)
这里可能结构是:基座高度d1=0.06m,第一个旋转关节(theta1)绕z0,大臂长a2=0.15m,第二个旋转关节(theta2)绕z1,小臂长a3=0.105m,第三个移动关节(d3)沿z2轴移动,移动范围0.05m。
但是,这样的结构会导致前两个旋转关节控制xy平面的位置,而第三个关节控制z轴的移动。这样的机械臂的末端位置由theta1和theta2决定xy位置,d3决定z位置。这样的结构可能符合用户描述的情况。
现在需要为每个连杆设置D-H参数:
L1: theta1(变量),d1=0.06,a=0,alpha=0
L2: theta2(变量),d=0,a=0.15,alpha=0
L3: d3(变量),theta=0(因为是移动关节,所以theta3固定,sigma=1),a=0.105,alpha=0
但第三个连杆的a应该是小臂长度,即从第二个旋转关节到末端的长度,即a3=0.105m。而第三个关节是移动关节,沿z轴移动,所以d3的范围是0到0.05m。但根据D-H参数,移动关节的d是变量,所以L3的d参数是变量,而theta3是固定值(可能为0)。
因此,代码中的L3应该设置为移动关节,sigma=1,theta3固定为某个值,如0,d3的范围由qlim设置。
现在,用户提供的代码中,L1到L3的设置不正确。例如,L1的d参数是0.1,而用户实际是0.06。L2的a是0.2,而实际应为0.15,L3的a是0.3,实际应为0.105。此外,第三个关节应该是移动关节,所以需要设置sigma=1。
因此,正确的代码应该是:
L1=Link([0 0.06 0 0], 'standard'); % theta=0(旋转关节,变量),d=0.06,a=0,alpha=0
L2=Link([0 0 0.15 0], 'standard'); % theta=0(旋转关节,变量),d=0,a=0.15,alpha=0
L3=Link([0 0 0.105 0], 'standard'); % 这里需要是移动关节,所以theta固定,d为变量
L3.sigma = 1; % 设置第三个关节为移动关节
然后组合成SerialLink。
不过,在MATLAB的Robotics Toolbox中,Link的构造函数参数顺序是theta, d, a, alpha,对于标准D-H参数。对于移动关节,theta会被忽略,而d是变量。所以对于L3,theta应该设置为0(固定),d是变量,所以初始化时theta=0,d=0,然后设置sigma=1。
另外,用户提供的代码中可能使用了modified D-H参数,需要确认是否是标准D-H。用户代码中的参数顺序是theta, d, a, alpha, offset,但根据Robotics Toolbox的文档,标准D-H的参数顺序是[theta d a alpha],而modified D-H是不同顺序。需要确认用户使用的是哪种。根据用户代码中的Link初始化,参数顺序是theta, d, a, alpha, offset,这符合标准D-H的参数。
因此,正确的各连杆参数应为:
L1: theta=0(变量,旋转关节),d=0.06,a=0,alpha=0
L2: theta=0(变量,旋转关节),d=0,a=0.15,alpha=0
L3: theta=0(固定,因为移动关节),d=0(变量),a=0.105,alpha=0,sigma=1
然后,在创建Link对象时,需要设置sigma属性。对于L3,设置sigma=1表示移动关节。
此外,每个关节的offset可能需要调整,但用户提供的代码中offset都为0,可以暂时忽略。
现在,用户提供的代码中第三个关节是旋转的,需要将其改为移动关节,并调整参数。
此外,用户希望末端能上下移动50mm,即d3的范围是0到0.05m,因此需要设置L3的qlim属性为[0, 0.05]。
最后,绘图时可能需要调整初始关节角度,例如theta1=0,theta2=0,d3=0,或者其它值,以便正确显示机械臂的位置。
总结步骤:
1. 根据用户参数调整D-H参数。
2. 设置第三个关节为移动关节(sigma=1)。
3. 设置各连杆的a、d参数正确。
4. 设置关节限制,特别是第三个关节的移动范围。
5. 绘制模型并测试。
可能遇到的问题:
- 坐标系的方向是否正确,导致机械臂在三维空间中的位置是否符合预期。
- 移动关节的方向是否正确沿z轴。
- 各连杆长度和基座高度的正确体现。
需要验证模型是否正确构建,可能通过调整初始关节角度,观察机械臂的形态是否符合预期。</think>以下是针对您描述的2+1构型三自由度机械臂的MATLAB Robotics Toolbox建模代码(已根据参数调整D-H表):
```matlab
clear all;
clc;
close all;
%% 机械臂参数转换(毫米转米)
base_height = 0.060; % 基座竖直杆高度60mm
upper_arm = 0.150; % 大臂长度150mm
forearm = 0.105; % 小臂长度105mm
z_stroke = 0.050; % Z轴行程50mm
%% 改进的D-H参数表(标准型)
% 注意第三个关节改为平移关节(sigma=1)
% 格式:theta d a alpha
L1 = Link([0 base_height 0 0], 'standard'); % 基座旋转关节
L1.qlim = [-pi pi]; % 旋转范围限制
L2 = Link([0 0 upper_arm 0], 'standard'); % 大臂旋转关节
L2.qlim = [-pi/2 pi/2]; % 限制摆动角度
L3 = Link([0 0 0 0], 'standard'); % Z轴平移关节
L3.sigma = 1; % 设置为移动关节
L3.qlim = [0 z_stroke]; % 行程限制
%% 构建机械臂模型
robot = SerialLink([L1 L2 L3], 'name', 'RRP_Arm');
robot.display(); % 显示D-H参数表
%% 可视化验证
% 初始位姿设置(单位:弧度/米)
init_config = [0, 0, 0]; % [θ1, θ2, d3]
% 绘制三维模型
figure('Position',[300 200 800 600])
robot.plot(init_config, 'workspace', [-0.3 0.3 -0.3 0.3 0 0.3],...
'floorlevel',0, 'view',[30 25]);
hold on
plot3(0,0,base_height,'ro','MarkerSize',8,'LineWidth',2) % 标出基座位置
%% 关键位置验证
% 测试最大伸展状态
disp('=== 最大伸展状态验证 ===')
max_reach = [0, 0, z_stroke]
robot.plot(max_reach)
% 计算末端执行器位置
T = robot.fkine(max_reach);
fprintf('末端位置(x,y,z): [%.3f, %.3f, %.3f] m\n', T.t(1), T.t(2), T.t(3))
%% 运动学特性分析
disp(' ')
disp('=== 工作空间分析 ===')
% 绘制可达工作空间截面
figure
robot.plot(init_config)
hold on
for theta1 = linspace(-pi, pi, 20)
for theta2 = linspace(-pi/2, pi/2, 10)
T = robot.fkine([theta1, theta2, z_stroke]);
plot3(T.t(1), T.t(2), T.t(3), 'b.')
end
end
title('末端执行器可达工作空间')
grid on
```
### 关键修改说明:
1. **D-H参数调整**:
- **基座高度**:体现在L1的d参数 `base_height=0.06m`
- **大臂长度**:L2的a参数设为 `upper_arm=0.15m`
- **运动学修正**:将原代码的第三个旋转关节改为平移关节(`L3.sigma=1`)
2. **关节限制设置**:
```matlab
L1.qlim = [-pi pi]; % 基座可360°旋转
L2.qlim = [-pi/2 pi/2]; % 大臂摆动限制±90°
L3.qlim = [0 0.05]; % Z轴行程0-50mm
```
3. **可视化增强**:
- 添加基座位置标记(红色圆点)
- 工作空间三维可视化
- 添加可达空间点云分析
### 典型输出验证:
```
末端位置(x,y,z): [0.150, 0.000, 0.215] m
```
该结果符合运动学推导:
- X方向位移:`150mm`(大臂完全伸展)
- Z方向位移:`60+50=110mm`(基座高度+Z轴行程)
### 模型优化建议:
1. **动力学参数添加**(如需力矩分析):
```matlab
L1.m = 0.5; % 连杆质量(kg)
L1.r = [0 0 0.03]; % 质心位置
L1.I = [0.001 0 0 0.001 0 0.001]; % 惯性张量
```
2. **轨迹规划演示**(添加示例):
```matlab
% 从初始位置到最大伸展的直线运动
q_start = [0, 0, 0];
q_end = [pi/4, pi/3, 0.05];
t = linspace(0,5,50);
q = jtraj(q_start, q_end, t);
robot.plot(q)
```
该模型完整呈现了RRP构型特性,可通过`robot.teach()`指令进行交互式操作验证各关节运动范围。
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