Можно сгенерировать код для, выбирают алгоритмы Robotics System Toolbox™, чтобы ускорить их выполнение. Настройте алгоритм, который поддерживает генерацию кода как отдельную функцию, которую можно вставить в рабочий процесс. Чтобы использовать генерацию кода, у вас должна быть лицензия MATLAB® Coder™. Для списка поддержки генерации кода в Robotics System Toolbox смотрите, что Функции Поддерживают Генерацию кода.
В данном примере используйте inverseKinematics
объект с rigidBodyTree
модель робота, чтобы решить для настроек робота, которые достигают желаемого положения исполнительного элемента конца.
Создайте отдельную функцию, ikCodegen
, это запускает алгоритм инверсной кинематики. Создайте inverseKinematics
возразите и создайте rigidBodyTree
модель в функции. Задайте %#codegen
в функции, чтобы идентифицировать его как функцию для генерации кода.
function qConfig = ikCodegen(endEffectorName,tform,weights,initialGuess) %#codegen robot = rigidBodyTree('MaxNumBodies',3,'DataFormat','row'); body1 = rigidBody('body1'); body1.Joint = rigidBodyJoint('jnt1','revolute'); body2 = rigidBody('body2'); jnt2 = rigidBodyJoint('jnt2','revolute'); setFixedTransform(jnt2,trvec2tform([1 0 0])) body2.Joint = jnt2; body3 = rigidBody('tool'); jnt3 = rigidBodyJoint('jnt3','revolute'); setFixedTransform(jnt3,trvec2tform([1 0 0])) body3.Joint = jnt3; addBody(robot,body1,'base') addBody(robot,body2,'body1') addBody(robot,body3,'body2') ik = inverseKinematics('RigidBodyTree',robot); [qConfig,~] = ik(endEffectorName,tform,weights,initialGuess); end
Сохраните функцию в своей текущей папке.
Можно использовать любого codegen
(MATLAB Coder) функция или приложение MATLAB Coder (MATLAB Coder), чтобы сгенерировать код. В этом примере сгенерируйте файл MEX путем вызова codegen
на командной строке MATLAB. Задайте демонстрационные входные параметры для каждого входа к функции с помощью -args
входной параметр
Задайте демонстрационные значения для входных параметров.
endEffectorName = 'tool';
tform = trvec2tform([0.7 -0.7 0]);
weights = [0.25 0.25 0.25 1 1 1];
initialGuess = [0 0 0];
Вызовите codegen
функционируйте и задайте входные параметры в массиве ячеек. Эта функция создает отдельный ikCodegen_mex
функционируйте, чтобы использовать. Можно также произвести код С при помощи options
входной параметр.
codegen ikCodegen -args {endEffectorName,tform,weights,initialGuess}
Если ваш вход может прибыть из длин переменного размера, задайте канонический тип входных параметров при помощи coder.typeof
(Fixed-Point Designer) с codegen
(MATLAB Coder) функция.
Сравните синхронизацию сгенерированной MEX-функции к синхронизации вашей исходной функции при помощи timeit
.
time = timeit(@() ikCodegen(endEffectorName,tform,weights,initialGuess)) mexTime = timeit(@() ikCodegen_mex(endEffectorName,tform,weights,initialGuess))
time = 0.0425 mexTime = 0.0011
MEX-функция работает в 30 раз быстрее в этом примере. Результаты могут варьироваться по вашей системе.
Откройте основную функцию для выполнения вашего рабочего процесса робототехники. Замените ik
вызов объектов с MEX-функцией, что вы создали генерацию кода использования. В данном примере используйте простой 2D пример трассировки пути.
Откройте 2D Трассировку Пути с примером Инверсной кинематики.
openExample('robotics/TwoDInverseKinematicsExampleExample')
Измените пример кода, чтобы использовать новый ikCodegen_mex
функция. Код, который следует, является копией примера с модификациями к использованию новой MEX-функции. Определение модели робота сделано в функции, так пропустите раздел Construct the Robot.
Задайте траекторию
t = (0:0.2:10)'; % Time
count = length(t);
center = [0.3 0.1 0];
radius = 0.15;
theta = t*(2*pi/t(end));
points = center + radius*[cos(theta) sin(theta) zeros(size(theta))];
Решение для инверсной кинематики
Предварительно выделите решения для настройки как матрицу, qs
. Задайте веса для преобразования исполнительного элемента конца и имени исполнительного элемента конца.
q0 = [0 0 0]; ndof = length(q0); qs = zeros(count, ndof); weights = [0, 0, 0, 1, 1, 0]; endEffector = 'tool';
Цикл через траекторию точек, чтобы проследить круг. Замените ik
вызов объектов с ikCodegen_mex
функция. Вычислите решение для каждой точки, чтобы сгенерировать объединенную настройку, которая достигает положения исполнительного элемента конца. Сохраните настройки, чтобы использовать позже.
qInitial = q0; % Use home configuration as the initial guess for i = 1:count % Solve for the configuration satisfying the desired end effector % position point = points(i,:); qSol = ikCodegen_mex(endEffector,trvec2tform(point),weights,qInitial); % Store the configuration qs(i,:) = qSol; % Start from prior solution qInitial = qSol; end
Анимационное решение
Теперь, когда все решения были сгенерированы. Анимируйте результаты. Необходимо воссоздать робота, потому что он был первоначально задан в функции. Выполните итерации через все решения.
robot = rigidBodyTree('MaxNumBodies',15,'DataFormat','row'); body1 = rigidBody('body1'); body1.Joint = rigidBodyJoint('jnt1','revolute'); body2 = rigidBody('body2'); jnt2 = rigidBodyJoint('jnt2','revolute'); setFixedTransform(jnt2,trvec2tform([0.3 0 0])) body2.Joint = jnt2; body3 = rigidBody('tool'); jnt3 = rigidBodyJoint('jnt3','revolute'); setFixedTransform(jnt3,trvec2tform([0.3 0 0])) body3.Joint = jnt3; addBody(robot,body1,'base') addBody(robot,body2,'body1') addBody(robot,body3,'body2') % Show first solution and set view. figure show(robot,qs(1,:)); view(2) ax = gca; ax.Projection = 'orthographic'; hold on plot(points(:,1),points(:,2),'k') axis([-0.1 0.7 -0.3 0.5]) % Iterate through the solutions framesPerSecond = 15; r = rateControl(framesPerSecond); for i = 1:count show(robot,qs(i,:),'PreservePlot',false); drawnow waitfor(r); end
Этот пример показал вам, как можно сгенерировать код для определенных алгоритмов или функций, чтобы улучшить их скорость и просто заменить их на сгенерированную MEX-функцию в рабочем процессе.
inverseKinematics
| timeit
| codegen
(MATLAB Coder)