MATLAB 和 Simulink 在运动学和动力学领域的应用

系统运动学和动力学的解析解

使用 Symbolic Math Toolbox 推导和计算运动方程的解析解。典型系统的闭式解可用于更深入地理解系统行为。将这些解导出为 MATLAB 和 Simulink 中的数值实现，或使用它们验证和确认其他计算方法。

特色课程

• 仿真摆的周期性摆动运动
• 推导运动方程和仿真车杆系统
• 阻尼谐波振荡器的物理特性
• 使用 Symbolic Math Toolbox 验证 Simulink 模型

机器人系统的运动学和动力学

使用 Robotics System Toolbox 设计、仿真、测试和部署操作臂与移动机器人。对于操作臂，该工具箱包含了使用刚体树表示形式的碰撞检查、路径规划、轨迹生成、正向和反向运动学以及动力学的算法。对于移动机器人，该工具箱提供了用于映射、定位、路径规划、路径跟随和移动控制的算法。

了解更多用于机器人教学的 MATLAB 和 Simulink 产品和工作流。

特色课程

• 解决闭环连杆机构的反向运动学
• 差速驱动机器人路径跟随
• 从机器人库加载预定义机器人模型和设定
• 使用 ROS 在 Gazebo 中实现取放工作流
• Robotics System Toolbox 示例

多体仿真和可视化

Simscape Multibody 提供了适用于三维机械系统（包括机器人、汽车悬架系统、建筑设备和飞机起落架）的综合多体仿真环境。使用表示物体、关节、约束、力元件和传感器的模块对多体系统进行建模。

Simscape Multibody 会建立整个机械系统的运动方程并解出该方程。将完整的 CAD 装配体（包括所有质点、惯量、关节、约束和三维几何结构）导入到模型中。使用自动生成的三维动画可视化系统动态特性。

特色课程

• 多体仿真入门之旅
• 测量作用在关节上的力和扭矩
• 在五杆机器人上执行正向和反向动力
• 使用逆动力学计算作动器扭矩
• 使用 Simscape Multibody Link 从 SolidWorks^®、Autodesk Inventor^® 和 PTC^® Creo™ 导出 CAD 装配体
• Simscape Multibody - 示例

虚拟和物理实验

虚拟实验将基础学习和应用关联到真实机制。利用三维可视化在课堂上复制物理试验，使每个人都可进行实操学习。指导学生在安全、受控的环境中探索各种方案，加深他们对系统行为和基础物理的理解，然后进行物理试验。让学生比较和对比系统响应以加强学习。

特色课程

• 气垫导轨碰撞实验
• 机制和机器虚拟实验
• 可远程访问的群机器人 - Robotarium
• 在 Simscape 中优化四连杆机构

设计和实现复杂机制

现实应用中的复杂机制通常涉及控制系统和软硬件的广泛集成。使用 MATLAB 和 Simulink 的扩展功能在工程系统中集成机械、电气和软件组件，用于控制系统设计、多域物理建模和硬件实现。

特色课程

• 使用 Simulink 进行复杂机电一体化系统的虚拟调试 - 系列视频
• 配有传送带的机械臂
• 具有液压作动器和多体动力学的起落架模型
• 使用协作机器人和 Simulink 3D Animation 码垛箱子
• 重型机械的越野自主性