大家好，今天给大家继续分享一知半解|Matlab机器人建模与仿真控制这个系列的内容之三。

首先接着上一篇博客的内容，我们利用机器人的URDF文件，在Matlab环境下利用m代码和机器人系统工具箱，完成了puma560的可视化与运动仿真。在这里我们将继续利用puma560的URDF文件来演示如何在Simulink中生成Simscape机器人多体结构模型，并搭建机器人各关节的驱动以完成运动仿真。

1、Simulink中生成多体结构模型

同样的，将机器人的URDF文件添加到Matlab路径后，在命令行窗口输入以下代码：smimport(‘puma560.urdf’);如下：

这时候smimport函数将从puma560.urdf文件中导入多体模型【查看函数信息命令窗口输入：help smimport】，一小段时间之后就会在Simulink中生成如下结果：

现在可以双击查看每一个模块（block），可以具体了解到模块的含义信息。如下机械配置模块用于设置仿真参数，如重力值与方向【一般都默认了】。

在这个原始生成的多体模型中，模块基本上是连杆—>关节—>连杆组成的，关节之间的连杆中定义了坐标的变换。由于多体模型是根据机器人的URDF文件生成的，可以很容易发现两者之间的一致性。如下为双击puma_base后打开的内容，部分对应关系下图可以说明【建议打开URDF文件和多体模型对照查看】

是不是觉得URDF文件很好用，Matlab自动生成的多体模型很简洁nice！

在保持生成模型不动的情况下【也就是关节不添加驱动】，点击Simulink的运行按钮，机器人可视化模型的根据仿真算法和物理引擎在重力的影响下乱动。

这不是我们需要的，我们应该让机器人根据指示进行运动。因此，需要给机器人关节添加驱动。

2、部署各关节驱动

（1）部署关节驱动，首先双击打开模型中的joint1，将里面的Actuation设置成如下【其他各关节设置一样】。

这个时候每个关节joint驱动部分都有一个接口q，接下来只需要将期望的驱动连接到此接口就OK了。

（2）设置期望的驱动

驱动的设置有很多方式，这里先引入Signal Builder的方式。在模型空白处双击，然后输入siganl，点击Enter键之后选择Signal Builder如下，然后对Signal Builder进行编辑。

这时候再添加一个信号转换模块【Simulink-PS Converter，同样可以输入S PS，或直接在模型空白处双击后后输入Simulink-PS Converter，然后Enter键选择】，将Signal Builder输出的Simulink信号转换成物理信号再连接到关节joint1的驱动接口q处。双击Simulink-PS Converter进行如下的修改。

然后将其连接到关节joint1的驱动接口q处，如下：

这时候可以运行模型查看机器人的运动情况，如下：

由于我们只给关节1添加了驱动，且运动和预想的一致，因此其他关节的驱动也可以按这种方式完成，具体过程就不再说明了【只需要选中刚刚添加的两个部分，然后复制张贴，每个Signal Builder适当修改信号曲线，最后连接到关节驱动接口就OK了】。运行结果各关节都有运动：

（3）人为驱使单关节运动

如果我们希望人为的改变机器人单关节运动，怎么实现呢？可以在模型中添加滑块增益（Slider Gain）来完成。可拖入以下模块并连接如下：

其中Slider Gain可以设置为机器人某一关节的运动范围。选择开关Manual Switch模块是用来切换两种运动方式的。开关向上则关机运动安装Signal Builder里面设置的角度变化信号运动，如下开关向下则根据人为改变Slider Gain的输出角度值进行运动【双击Slider Gain，拖动滑块】。其他关节同，演示如下：

有没有很方便^_^//【当然我们通过m语言设计一个GUI交互界面来完成，这个我们后面再谈】

（4）模型修改【如何添加其他部件进行】

是否有留意到，原始模型中只有5个关节。如果想要添加其他关节或末端执行器，去修改URDF是非常麻烦的。但是在Simscape环境中，你可以轻易的添加你想要的模块【在添加的时候需要清楚是以那一个坐标系作为参考，需要怎样的平移和旋转变换达到你想要的位置】。

具体的操作过程就不再赘述了。如下为在初始多体模型中添加关节6和夹爪工具后的状态。

总结

（1）利用机器人的URDF文件可以很快的在Simulink环境中生成机器人的多体机构模型，模型中的各个部分可以很好的与URDF文件中的信息相对应起来。

（2）在机器人初始多体结构模型中可以很方便的添加其他几何模型，可以参考

https://ww2.mathworks.cn/videos/defining-rigid-bodies-68845.html

（3）模型已打包，可以参考【包括puma560机器人的URDF文件，m代码，slx模型】。那么试试自己动手做吧！