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想飞的猪

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[交流] 【原创】六自由度机器人Jacobian(雅克比)矩阵计算类已有1人参与

作者：想飞的猪

说明：MLGetIdentityMat为获得单位矩阵函数

MLMatMulti为矩阵相乘函数

和OpenCV求逆矩阵函数cvInvert没有给出请大家自己写一下！很简单的！

typedef struct RobotJacobian6
{
//变量!
//各关节传递矩阵!
union
{
  struct
  {
double AMat[6][4][4];
  };
  double A0to1[4][4];
  double A1to2[4][4];
  double A2to3[4][4];
  double A3to4[4][4];
  double A4to5[4][4];
  double A5to6[4][4];
};

union
{
  struct
  {
double TMat[6][4][4];
  };
  struct
  {
double T0to6[4][4];
double T1to6[4][4];
double T2to6[4][4];
double T3to6[4][4];
double T4to6[4][4];
double T5to6[4][4];
  };
};

//末端位姿!
double EndPose[4][4];

//D-H参数表!
double DHParam[6][4];//顺序为：Angle d_L a_L a_A!

//雅克比矩阵!
double EndJacobian[6][6];
//逆雅克比矩阵!
double EndInvJacobian[6][6];

//基坐标的笛卡尔微分运动到末端坐标的传递矩阵!
double JBasetoEnd[6][6];
double T_1to6[4][4];//该矩阵的姿态与基坐标一致，位置与末端坐标一致!
                  //以便可以按照基坐标进行平动和绕基坐标轴方向转动!

double mInput[6]; //输入!
double mOutput[6];//输出!
int mMode;

void GetAMat()
{
  for (int i=0;i<6;i++)
  {
MLGetDHTransMat(AMat,DHParam[0],DHParam[1],DHParam[2],DHParam[3]);
  }
}

void GetTMat()
{
  MLGetIdentityMat(T5to6);

  MLMatMulti(AMat[5],T5to6);
  MLMatMulti(AMat[4],T5to6,T4to6);
  MLMatMulti(AMat[3],T4to6,T3to6);
  MLMatMulti(AMat[2],T3to6,T2to6);
  MLMatMulti(AMat[1],T2to6,T1to6);
  MLMatMulti(AMat[0],T1to6,T0to6);
}

void UpdateAngle(double Angles[6])//Angles为弧度!
{
  for (int i=0;i<6;i++)
  {
DHParam[0]=Angles;
  }
  GetAMat();
  GetEndPose();
  GetTMat();
  GetEndJacobian();
  GetEndInvJacobian();

  GetJBasetoEnd();
}

void Inti(double DHparameter[6][4])
{
  for (int i=0;i<6;i++)
  {
for (int j=0;j<4;j++)
{
DHParam[j]=DHparameter[j];
}
  }
  GetAMat();
  GetEndPose();
  GetTMat();
  GetEndJacobian();
  GetEndInvJacobian();

  GetJBasetoEnd();

  for (i=0;i<6;i++)
  {
mInput=0;
mOutput=0;
  }

  mMode=BASE;
}

void GetEndPose()
{
  MLGetIdentityMat(EndPose);
  for (int i=0;i<6;i++)
  {
MLMatMulti(AMat[5-i],EndPose);
  }
}

void GetEndJacobian()
{
  for (int i=0;i<6;i++)
  {
EndJacobian[0]=-1*TMat[Xx][Nn]*TMat[Yy][Pp]+TMat[Yy][Nn]*TMat[Xx][Pp];
EndJacobian[1]=-1*TMat[Xx][Oo]*TMat[Yy][Pp]+TMat[Yy][Oo]*TMat[Xx][Pp];
EndJacobian[2]=-1*TMat[Xx][Aa]*TMat[Yy][Pp]+TMat[Yy][Aa]*TMat[Xx][Pp];

EndJacobian[3]=TMat[Zz][Nn];
EndJacobian[4]=TMat[Zz][Oo];
EndJacobian[5]=TMat[Zz][Aa];
  }
}

void GetEndInvJacobian()
{
  double Data1[36];
  CvMat Mat1 = cvMat( 6,6,CV_64FC1,Data1);

  double Data2[36];
  CvMat Mat2 = cvMat( 6,6,CV_64FC1,Data2);

  for (int i=0;i<6;i++)
  {
for (int j=0;j<6;j++)
{
cvmSet(&Mat1,i,j,EndJacobian[j]);
}
  }

  cvInvert(&Mat1,&Mat2,CV_SVD);

   for (i=0;i<6;i++)
  {
for (int j=0;j<6;j++)
{
EndInvJacobian[j]=cvmGet(&Mat2,i,j);
}
  }
}

void EndOutput(double Input[6], double Output[6])//Output为角速度!
{
  MLMatMulti_3(EndInvJacobian,Input,Output);
}

void GetJBasetoEnd()
{
  double TransMat[4][4];
  MLGetIdentityMat(TransMat);
  TransMat[0][3]=-1*EndPose[0][3];
  TransMat[1][3]=-1*EndPose[1][3];
  TransMat[2][3]=-1*EndPose[2][3];

  MLMatMulti(TransMat,EndPose,T_1to6);

  JBasetoEnd[0][0]=T_1to6[Xx][Nn]; JBasetoEnd[0][1]=T_1to6[Yy][Nn]; JBasetoEnd[0][2]=T_1to6[Zz][Nn];
  JBasetoEnd[1][0]=T_1to6[Xx][Oo]; JBasetoEnd[1][1]=T_1to6[Yy][Oo]; JBasetoEnd[1][2]=T_1to6[Zz][Oo];
  JBasetoEnd[2][0]=T_1to6[Xx][Aa]; JBasetoEnd[2][1]=T_1to6[Yy][Aa]; JBasetoEnd[2][2]=T_1to6[Zz][Aa];

  for (int i=3;i<6;i++)
  {
for (int j=0;j<3;j++)
{
JBasetoEnd[j]=0;
}
  }

  JBasetoEnd[3][3]=T_1to6[Xx][Nn]; JBasetoEnd[3][4]=T_1to6[Yy][Nn]; JBasetoEnd[3][5]=T_1to6[Zz][Nn];
  JBasetoEnd[4][3]=T_1to6[Xx][Oo]; JBasetoEnd[4][4]=T_1to6[Yy][Oo]; JBasetoEnd[4][5]=T_1to6[Zz][Oo];
  JBasetoEnd[5][3]=T_1to6[Xx][Aa]; JBasetoEnd[5][4]=T_1to6[Yy][Aa]; JBasetoEnd[5][5]=T_1to6[Zz][Aa];


  JBasetoEnd[0][3]=T_1to6[Yy][Pp]*T_1to6[Zz][Nn]-T_1to6[Zz][Pp]*T_1to6[Yy][Nn];//(P×N)x
  JBasetoEnd[0][4]=T_1to6[Zz][Pp]*T_1to6[Xx][Nn]-T_1to6[Xx][Pp]*T_1to6[Zz][Nn];//(P×N)y
  JBasetoEnd[0][5]=T_1to6[Xx][Pp]*T_1to6[Yy][Nn]-T_1to6[Yy][Pp]*T_1to6[Xx][Nn];//(P×N)z

  JBasetoEnd[1][3]=T_1to6[Yy][Pp]*T_1to6[Zz][Oo]-T_1to6[Zz][Pp]*T_1to6[Yy][Oo];//(P×O)x
  JBasetoEnd[1][4]=T_1to6[Zz][Pp]*T_1to6[Xx][Oo]-T_1to6[Xx][Pp]*T_1to6[Zz][Oo];//(P×O)y
  JBasetoEnd[1][5]=T_1to6[Xx][Pp]*T_1to6[Yy][Oo]-T_1to6[Yy][Pp]*T_1to6[Xx][Oo];//(P×O)z

  JBasetoEnd[2][3]=T_1to6[Yy][Pp]*T_1to6[Zz][Aa]-T_1to6[Zz][Pp]*T_1to6[Yy][Aa];//(P×A)x
  JBasetoEnd[2][4]=T_1to6[Zz][Pp]*T_1to6[Xx][Aa]-T_1to6[Xx][Pp]*T_1to6[Zz][Aa];//(P×A)y
  JBasetoEnd[2][5]=T_1to6[Xx][Pp]*T_1to6[Yy][Aa]-T_1to6[Yy][Pp]*T_1to6[Xx][Aa];//(P×A)z
}

void BaseOutput(double BaseInput[6], double Output[6])//Output为角速度!
{
  double EndInput[6];
  MLMatMulti_3(JBasetoEnd,BaseInput,EndInput);

  EndOutput(EndInput,Output);
}

void SetInput(double Input[6])
{
  for (int i=0;i<6;i++)
  {
mInput=Input;
  }
}

void SetMode(int mode)
{
  mMode=mode;
}

void GetOutput(int mode=BASE)
{
  int i=0;
  int j=0;
  switch(mode)
  {
  case eND:
EndOutput(mInput,mOutput);
break;

  case BASE:
BaseOutput(mInput,mOutput);
break;
  }
}

RobotJacobian6()
{

}

RobotJacobian6(double DHparameter[6][4])
{
  Inti(DHparameter);
}

}MLJacobian;