робототехника. Объединенный класс
Пакет: робототехника
Создайте соединение
Описание
Класс Joint создает объединенный объект, который задает, как твердое тело перемещается относительно точки крепления. В роботе с древовидной структурой соединение всегда принадлежит определенному твердому телу, и каждое твердое тело имеет одно соединение.
Объект Joint может описать соединения различных типов. При создании древовидной структуры твердого тела с robotics.RigidBodyTree необходимо присвоить объект Joint твердому телу с помощью класса robotics.RigidBody.
Различные объединенные поддерживаемые типы:
fixed— Фиксированное соединение, которое предотвращает относительное движение между двумя телами.revolute— Одно соединение степени свободы (DOF), которое вращается вокруг данной оси. Также названный контактом или шарниром.prismatic— Одно соединение степени свободы, которое скользит вдоль данной оси. Также названный скользящим соединением.
Каждый объединенный тип имеет различные свойства с различными размерностями, в зависимости от его заданной геометрии.
Конструкция
jointObj = robotics.Joint(jname)
Входные параметры
Свойства
Методы
| копия | Создайте копию соединения |
| setFixedTransform | Установите зафиксированный, преобразовывают свойства соединения |
Примеры
Присоедините твердое тело и соединение к дереву твердого тела
Добавьте твердое тело и соответствующее соединение к дереву твердого тела. Каждый объект RigidBody содержит объект Joint и должен быть добавлен к RigidBodyTree с помощью addBody.
Создайте дерево твердого тела.
rbtree = robotics.RigidBodyTree;
Создайте твердое тело с уникальным именем.
body1 = robotics.RigidBody('b1');Создайте шарнирное соединение. По умолчанию объект RigidBody идет с фиксированным соединением. Замените соединение путем присвоения нового объекта Joint свойству body1.Joint.
jnt1 = robotics.Joint('jnt1','revolute'); body1.Joint = jnt1;
Добавьте твердое тело в дерево. Задайте имя тела, к которому вы присоединяете твердое тело. Поскольку это - первое тело, используйте базовое имя дерева.
basename = rbtree.BaseName; addBody(rbtree,body1,basename)
Используйте showdetails на дереве, чтобы подтвердить, что твердое тело и соединение были добавлены правильно.
showdetails(rbtree)
-------------------- Robot: (1 bodies) Idx Body Name Joint Name Joint Type Parent Name(Idx) Children Name(s) --- --------- ---------- ---------- ---------------- ---------------- 1 b1 jnt1 revolute base(0) --------------------
Создайте робота манипулятора Используя параметры Denavit-Hartenberg
Используйте параметры Denavit-Hartenberg (DH) робота Puma560®, чтобы создать робота. Каждое твердое тело добавляется по одному, с дочерним элементом к родительскому элементу преобразовывают заданный объединенным объектом.
Параметры DH задают геометрию робота с отношением к тому, как каждое твердое тело присоединено к своему родительскому элементу. Для удобства установите параметры для робота Puma560 в матрице. Робот Пумы является последовательным цепочечным манипулятором. Параметры DH относительно предыдущей строки в матрице, соответствуя предыдущему объединенному прикреплению.
dhparams = [0 pi/2 0 0;
0.4318 0 0 0
0.0203 -pi/2 0.15005 0;
0 pi/2 0.4318 0;
0 -pi/2 0 0;
0 0 0 0];Создайте объект дерева твердого тела создать робота.
robot = robotics.RigidBodyTree;
Создайте первое твердое тело и добавьте его в робота. Добавить твердое тело:
Создайте объект
RigidBodyи дайте ему уникальное имя.Создайте объект
Jointи дайте ему уникальное имя.Используйте
setFixedTransform, чтобы задать преобразование от тела к телу с помощью параметров DH. Последний элемент параметров DH,theta, проигнорирован, потому что угол зависит от объединенного положения.Вызовите
addBody, чтобы присоединить первый сустав к опорной раме робота.
body1 = robotics.RigidBody('body1'); jnt1 = robotics.Joint('jnt1','revolute'); setFixedTransform(jnt1,dhparams(1,:),'dh'); body1.Joint = jnt1; addBody(robot,body1,'base')
Создайте и добавьте другие твердые тела в робота. Задайте предыдущее имя тела при вызове addBody, чтобы присоединить его. Каждое фиксированное преобразование относительно предыдущего объединенного координатного кадра.
body2 = robotics.RigidBody('body2'); jnt2 = robotics.Joint('jnt2','revolute'); body3 = robotics.RigidBody('body3'); jnt3 = robotics.Joint('jnt3','revolute'); body4 = robotics.RigidBody('body4'); jnt4 = robotics.Joint('jnt4','revolute'); body5 = robotics.RigidBody('body5'); jnt5 = robotics.Joint('jnt5','revolute'); body6 = robotics.RigidBody('body6'); jnt6 = robotics.Joint('jnt6','revolute'); setFixedTransform(jnt2,dhparams(2,:),'dh'); setFixedTransform(jnt3,dhparams(3,:),'dh'); setFixedTransform(jnt4,dhparams(4,:),'dh'); setFixedTransform(jnt5,dhparams(5,:),'dh'); setFixedTransform(jnt6,dhparams(6,:),'dh'); body2.Joint = jnt2; body3.Joint = jnt3; body4.Joint = jnt4; body5.Joint = jnt5; body6.Joint = jnt6; addBody(robot,body2,'body1') addBody(robot,body3,'body2') addBody(robot,body4,'body3') addBody(robot,body5,'body4') addBody(robot,body6,'body5')
Проверьте, что ваш робот был создан правильно при помощи функции show или showdetails. showdetails перечисляет все тела в командном окне MATLAB®. show отображает робота с данной настройкой (домой по умолчанию). Вызовы axis изменяют пределы по осям и скрывают подписи по осям.
showdetails(robot)
-------------------- Robot: (6 bodies) Idx Body Name Joint Name Joint Type Parent Name(Idx) Children Name(s) --- --------- ---------- ---------- ---------------- ---------------- 1 body1 jnt1 revolute base(0) body2(2) 2 body2 jnt2 revolute body1(1) body3(3) 3 body3 jnt3 revolute body2(2) body4(4) 4 body4 jnt4 revolute body3(3) body5(5) 5 body5 jnt5 revolute body4(4) body6(6) 6 body6 jnt6 revolute body5(5) --------------------
show(robot);
axis([-0.5,0.5,-0.5,0.5,-0.5,0.5])
axis off
Измените модель дерева твердого тела робота
Внесите изменения в существующий объект RigidBodyTree. Можно получить соединения замены, тела и поддеревья в дереве твердого тела.
Загрузите роботов в качестве примера, когда RigidBodyTree возражает.
load exampleRobots.matПосмотрите детали робота Пумы с помощью showdetails.
showdetails(puma1)
-------------------- Robot: (6 bodies) Idx Body Name Joint Name Joint Type Parent Name(Idx) Children Name(s) --- --------- ---------- ---------- ---------------- ---------------- 1 L1 jnt1 revolute base(0) L2(2) 2 L2 jnt2 revolute L1(1) L3(3) 3 L3 jnt3 revolute L2(2) L4(4) 4 L4 jnt4 revolute L3(3) L5(5) 5 L5 jnt5 revolute L4(4) L6(6) 6 L6 jnt6 revolute L5(5) --------------------
Заставьте определенное тело осматривать свойства. Единственный дочерний элемент тела L3 является телом L4. Можно скопировать определенное тело также.
body3 = getBody(puma1,'L3');
childBody = body3.Children{1}childBody =
RigidBody with properties:
Name: 'L4'
Joint: [1x1 robotics.Joint]
Mass: 1
CenterOfMass: [0 0 0]
Inertia: [1 1 1 0 0 0]
Parent: [1x1 robotics.RigidBody]
Children: {[1x1 robotics.RigidBody]}
Visuals: {}
body3Copy = copy(body3);
Замените соединение на теле L3. Необходимо создать новый объект Joint и использовать replaceJoint, чтобы гарантировать, что нисходящая геометрия тела незатронута. Вызовите setFixedTransform при необходимости, чтобы задать преобразование между телами вместо с единичными матрицами по умолчанию.
newJoint = robotics.Joint('prismatic'); replaceJoint(puma1,'L3',newJoint); showdetails(puma1)
-------------------- Robot: (6 bodies) Idx Body Name Joint Name Joint Type Parent Name(Idx) Children Name(s) --- --------- ---------- ---------- ---------------- ---------------- 1 L1 jnt1 revolute base(0) L2(2) 2 L2 jnt2 revolute L1(1) L3(3) 3 L3 prismatic fixed L2(2) L4(4) 4 L4 jnt4 revolute L3(3) L5(5) 5 L5 jnt5 revolute L4(4) L6(6) 6 L6 jnt6 revolute L5(5) --------------------
Удалите целое тело и получите получившееся поддерево с помощью removeBody. Удаленное тело включено в поддерево.
subtree = removeBody(puma1,'L4')subtree =
RigidBodyTree with properties:
NumBodies: 3
Bodies: {1x3 cell}
Base: [1x1 robotics.RigidBody]
BodyNames: {'L4' 'L5' 'L6'}
BaseName: 'L3'
Gravity: [0 0 0]
DataFormat: 'struct'
Удалите измененное тело L3. Добавьте исходное скопированное тело L3 в тело L2, сопровождаемое возвращенным поддеревом. Модель робота остается то же самое. Смотрите подробное сравнение через showdetails.
removeBody(puma1,'L3'); addBody(puma1,body3Copy,'L2') addSubtree(puma1,'L3',subtree) showdetails(puma1)
-------------------- Robot: (6 bodies) Idx Body Name Joint Name Joint Type Parent Name(Idx) Children Name(s) --- --------- ---------- ---------- ---------------- ---------------- 1 L1 jnt1 revolute base(0) L2(2) 2 L2 jnt2 revolute L1(1) L3(3) 3 L3 jnt3 revolute L2(2) L4(4) 4 L4 jnt4 revolute L3(3) L5(5) 5 L5 jnt5 revolute L4(4) L6(6) 6 L6 jnt6 revolute L5(5) --------------------
Ссылки
[1] Крэйг, Джон Дж. Введение в робототехнику: механика и управление. Чтение, MA: Аддисон-Уэсли, 1989.
[2] Siciliano, Бруно. Робототехника: моделирование, планируя и управляет. Лондон: Спрингер, 2009.