- 2-DOF Planarmanipulator-Dynamik
- Analytische Massenmatrix (M(q))
- Differenzielle Jacobi & inverse Kinematik
- Python ODE-Integrationspipeline
ROBOTICS SOFTWARE / PYTHON DYNAMICS PIPELINE
Vollständige Kinematik-, Dynamik- und ODE-Simulationspipeline in Python
RRbot_py ist ein modulares Python-Robotik-Framework zur Berechnung von Kinematik, Mehrkörperdynamik, Seilantriebsmodellen und gewöhnlichen Differenzialgleichungen (ODEs) für einen ebenen 2-DOF-Roboterarm. Jedes physikalische Teilsystem ist in eigenständige, testbare Python-Module strukturiert.
Vorwärts- & inverse Kinematik (invKIN.py)
Ermittelt erforderliche Gelenkwinkel [θ1, θ2] für vorgegebene kartesische Koordinaten (x, y) unter Berücksichtigung von Reichweitengrenzen und Konfigurationszweigen.
Analytische Massenmatrix (Mass_matrix.py)
Berechnet die stellungsabhängige Massenmatrix M(q), Coriolis- und Zentrifugalmatrix C(q, q̇) sowie den Gravitationsvektor G(q) auf Basis der Lagrange-Mechanik starrer Körper.
Jacobi-Abbildung & Arbeitsraum (jak.py)
Transformiert Gelenkgeschwindigkeiten [θ̇1, θ̇2] in Endeffektorgeschwindigkeiten und ermöglicht die quantitative Analyse von Manipulierbarkeit und Geschwindigkeitssingularitäten.
ODE-Simulation & Seilzugkräfte (RRode.py)
Integriert die Bewegungsgleichungen numerisch im Zeitbereich über SciPy-Löser. Berücksichtigt antagonistische Seilzugkräfte (cables.py) und senkrechte Stabilisierungsregelung (controle_perp.py).
Framework-Architektur & Module
- Robotertyp
- Ebenes 2-DOF-Serienkinematik-System mit antagonistischem Seiltrieb
- Kinematikmodule
- invKIN.py (inverse Kinematik), TETA.py (Gelenkbahnplanung)
- Dynamikmodule
- Mass_matrix.py (Trägheitsmatrix M(q)), jak.py (Jacobi-Matrix J(q))
- Regelung & Antrieb
- cables.py (Seilkraftgrenzen), controle_perp.py (senkrechte Regelung)
- Lösungs-Engine
- RRode.py (numerische ODE-Zeitschrittintegration mit Zustandsrückführung)
- Testabdeckung
- FULL_inegration_test.py, Mass_matrix_test_.py, invKIN_test_1.py
Bedeutung für Robotik und Software-Engineering
Veranschaulicht modulare Softwareentwicklung in der Robotik: Jedes Teilsystem von der Kinematik bis zur numerischen ODE-Integration ist mathematisch fundiert und durch Modultests abgesichert.