本篇文章主要讲述利用MATLAB Simulink中的Simscape Multibody（SimMechanics）模块对三自由度机械臂系统进行仿真。

1  机械臂仿真内容介绍

要求为：机械臂在初始时刻姿态自行确定；经过5s机械臂末端执行器沿直线运动到目标点x=0.5m、y=0.6m、z=1.3m，5s之后，机械臂停留在目标点。

为实现上述要求，相关解决方式及主要模块功能如下：

（1）利用SolidWorks建立机械臂模型，并导出step格式，用File Solid模块导入到MATLAB中，其中，主要杆件的相关结构参数如下：

（2）利用坐标变换（Rigid Transform）模块调整各杆件位置，机械臂初始位置为x=0，y=1.4m，z=0.3m；修改各转动副（Revolute Joint）模块参数，添加信号输入、输出端口，并连接PID模块以实现位置控制。

（3）根据位置方程计算得位置反解函数，利用MATLAB Function模块编写运动学反解程序；利用Fcn模块、Clock时钟模块和Switch模块输入x，y，z与时钟变量u的关系，并实现运动状态的切换。

（4）调试PID参数，以获得更加平稳、更接近直线轨迹的运动。

2  机械臂仿真相关图片

3  MATLAB程序片段

3.1 机械臂位置反解

3.2 Multibody中机械臂位置反解模块

参考资料

[1] 卜王辉, 陈茂林, 李梦如. MATLAB基础与机械工程应用[M]. 科学出版社, 2015年06月.

[2] 三自由度机械臂连续轨迹控制Simulink仿真[EB/OL]. [2020-06-27]. https://blog.csdn.net/BAR_WORKSHOP/article/details/106980846