三、机械臂的运动仿真模拟

1.在第一节中，我们已经搭建了机械臂的模型，但他目前只是一个刚体模型，不具备任何运动条件，现在我们需要在他的关节处添加关节模型。目前，我们只需要旋转关节和平动关节，如图所示：

将我们需要的关节插入到之前建立的关节模型中。
后期补充：下图有一个地方是错误的，第一个关节应该 在第一节连杆与第二节连杆之间，调整一下顺序即可。

如上图所示，第一个关节所在的空间为世界坐标系原点空间，第二个关节所在空间为第二节连杆的末端所在空间，但三个关节是第三节连杆末端所在空间。

仔细观察上图，发现，最后一个关节后，还附加了一个关节，这是为什么呢？
是因为，当存在一个关节时，必须存在一个实体连杆使得关节可以驱动，如果没有，则关节的输出目标为空。

2.关节设置
双击某个关节，查看其属性设置：

注意：Z Revolute Primitive，每个关节，他的驱动轴都是当前空间的Z轴，这也就是为什么之前在建立连杆模型的时候，要把连杆末端处的空间的Z轴转化为关节空间。
State Tragets：初始位置，我们默认设置为0就好。
Limits：限位，设置可转动/平移范围。
Actuation：驱动，分为力矩驱动和运动驱动（角度/距离驱动），这里，我们设置为：

这样，可以通过直接输入指定角度，驱动该关节转动至该角度。
Sensing：传感，可以输出你想要查看的当前角度、距离、力矩等。我们暂不设置。

3.添加驱动源

我们需要驱动信号和信号转换。

Simulink-PS Converter，将无单位Simulink输入信号转换为物理信号。举个例子，无单位信号u=1，在该模块将单位uint设置为cm时，经过转换，输出为1cm的物理信号，如果将该物理信号接入到移动关节，则移动关节移动1cm，如果该信号连续可变，例如u=t，则移动关节随着时间的变化，其轨迹为斜率为1的直线。

我们尝试制作一个单关节控制器，输入信号分别为常量信号和变量信号（随着时间的改变而改变），观察机械臂的运动状态：
常量信号需要用到constant模块。 将该模块的值设置为1.57（也就是角度制的90度），
将Simulink-PS Converte的uint设置为rad

点击运行，可以看到在开始瞬间，第二关节转动90度，如果常量设置为0，则该关节不论收到多大的力的干扰，都不会转动。
现在我们将输入信号转化为变量信号，利用signal Builder模块。

Simulink-PS Converte模块的设置不需要改变，我们设置signal Builder的曲线轨迹，如图所示：

该曲线代表该关节的运动轨迹，注意，纵坐标为弧度制，连接好模块运行：
后期补充：下图有一个地方是错误的，第一个关节应该 在第一节连杆与第二节连杆之间，调整一下顺序即可。

至此，一个单关节的控制就完成了，如果在每个关节处都加入如上的驱动，则可以完成对每个关节的控制，注意：平动关节，他的Simulink-PS Converte模块设置的单位为cm或者其他长度单位！

如果我们加入先前制作的逆运动学模块，设定一个坐标，即可以得到每个关节的角度，将该角度输出至关节，即可驱动关节转动至该点。如果再加入轨迹规划模块，则可以使机械臂平滑的转动至目标点。关于这部分的内容，可以查看：

SimMechanics机械臂建模与仿真：利用Matlab的SimMechanics进行机械臂的模型搭建及动力学仿真（四）