Документация

Импорт модели URDF

Импорт модели URDF в среду Simscape™ Multibody™ осуществляется с помощью команды smimport с именем файла URDF в качестве основного аргумента. Функция определяет тип модели - URDF или XML - через расширение файла. Если расширение опущено, функция предполагает, что файл имеет формат XML, который чаще используется для импорта САПР. Например, команда

smimport('sm_humanoid.urdf')

smimport('sm_humanoid')

сообщает функции импортировать модель с несколькими телами из промежуточного XML-файла с именем sm_humanoid. Если функция не находит XML-файл с указанным именем, она возвращает ошибку, даже если в той же папке находится URDF-файл с таким именем. Как правило, при попытке импорта моделей URDF необходимо явно включать расширение файла URDF.

Объекты URDF, которые можно импортировать

Программа Simscape Multibody поддерживает только подмножество всех доступных элементов и атрибутов URDF. Можно импортировать модель URDF с неподдерживаемыми элементами или атрибутами, но все такие объекты игнорируются. Следующий код показывает элементы и атрибуты, которые можно и нельзя импортировать. Элементы выделены полужирным шрифтом, а атрибуты - обычным шрифтом. Неподдерживаемые элементы и атрибуты отображаются красным цветом.

<robot name>
	<link name>
		<inertial>
			<origin xyz rpy />
			<mass value />
			<inertia ixx iyy izz ixy ixz iyz />
		</inertial>
		<visual name>
			<origin xyz rpy />
			<geometry>
				<box size />
				<cylinder radius length />
				<sphere radius />
				<mesh filename scale />
			</geometry>
			<material name>
				<color rgba />
				<texture filename />
			</material>
		</visual>
		<collision name>
			<origin xyz rpy />
			<geometry>
				<box size />
				<cylinder radius length />
				<sphere radius />
				<mesh filename scale />
			</geometry>
		</collision>
	</link>
	<joint name type>
		<origin xyz rpy />
		<parent link />
		<child link />
		<axis xyz />
		<calibration rising />
		<calibration falling />
		<dynamics damping friction />
		<limit lower upper effort velocity />
		<mimic joint multiplier offset />
		<safety_controller soft_lower_limit ...
		... soft_upper_limit k_position k_velocity />
	</joint>
</robot>

Сопоставление с многоканальными блоками Simscape

URDF <robot> элемент сопоставляется с моделью Simscape Multibody. <link> элементы, вложенные в <robot> отображение элементов в блоки Simulink ® Subsystem, представляющие ссылки или, в номенклатуре Simscape Multibody, тела. <joint> элементы отображаются в эквивалентные блоки соединения Simscape Multibody. name атрибуты этих элементов сопоставляются с именем модели, именами блоков подсистемы и именами блоков соединения соответственно.

Блоки «Подсистема» включают блоки «Твердое тело», «Инерция», «Жесткое преобразование» и «Опорная рамка». Сплошные блоки обеспечивают геометрию и цвета тела; эти блоки соответствуют <visual> теги модели URDF и именуются Visual. Блок Инерции обеспечивает массу, центр масс, моменты инерции и произведения инерции тела; этот блок соответствует <inertial> элемент модели URDF с именем Inertia.

Блоки жесткого преобразования обеспечивают поступательные и вращательные смещения от локальной системы координат тела к инерциальным и визуальным элементам. Эти преобразования получены из <origin> элементы <inertial> и <visual> элементы звеньев, а также от <origin> и <axis> элементы соединений. Блок «Опорная рамка» идентифицирует локальную опорную рамку тела.

Тип используемого соединительного блока зависит от <type> атрибут <joint> элемент. Совместное отображение между URDF и Simscape Multibody программного обеспечения в значительной степени интуитивно понятны. A <joint> элемент type призматические карты в блок призматического соединения. A <joint> элемент type фиксированные карты в блоке сварного соединения. В таблице показаны сопоставления для оставшихся URDF <joint> элементы.

^† Пределы соединения игнорируются

Импорт простой модели URDF

В качестве примера импортируйте модель URDF с двойным маятником, описанную в разделе Создание простой модели URDF. Создайте модель URDF, если это еще не сделано перед продолжением. Чтобы импортировать модель, перейдите в папку, в которой была сохранена модель URDF с двойным маятником. Затем в командной строке MATLAB ® введите команду

smimport('double_pendulum.urdf')

Ограничения импорта URDF

Модели URDF допускают только древовидные топологии. Некоторые варианты URDF, такие как SDF (формат описания моделирования) и DrakeURDF, добавляют поддержку кинематических контуров. Нельзя импортировать модели в этих альтернативных форматах. Однако можно добавить кинематические контуры в импортированную модель один раз в среде Simscape Multibody.

Некоторые элементы и атрибуты URDF, полученные из расширений URDF, не поддерживаются. Расширения включают <transmission> элементы, используемые для моделирования зубчатых передач и параллельных связей, <gazebo> элементы, используемые для моделирования моделей URDF в среде беседки, и менее часто используемые <model_state> и <sensor> элементы.

Некоторые элементы и атрибуты URDF ядра также не поддерживаются. Неподдерживаемые элементы включают <collision>, используется для обнаружения коллизий каналов, и <limit>, используется для ограничения движения соединения. Неподдерживаемые атрибуты включают scale для масштабирования файла сетки, friction для совместной внутренней механики и многое другое. Неподдерживаемые элементы и атрибуты URDF игнорируются при импорте.

Геометрия сетки

Можно импортировать модели URDF со ссылками на внешние файлы геометрии, но файлы должны иметь формат STL (стандартный язык тесселяции).

Файлы геометрии Collada или DAE, распространенные в моделях URDF, не поддерживаются программным обеспечением Simscape Multibody. При импорте модели со ссылками на файлы дисковых полок геометрия, полученная из этих файлов, не визуализируется. Отсутствие визуализации может ограничить вашу способность анализировать модель, но не влияет на динамику модели.

Физические единицы

Параметры блока импортированной модели автоматически устанавливаются в единицы измерения URDF по умолчанию, SI. Единицы измерения можно изменять после импорта, но это необходимо делать на основе «черных блоков». Поддерживаются различные другие единицы, в том числе в ядре MKS (Meter-Kilogram-Second), USC (US Usicipal) и других систем единиц.

Отличия от импорта САПР

Несмотря на их сходство, включая их взаимную зависимость от smimport функция, импорт CAD и URDF различаются в некоторых важных аспектах: