Создание жесткого тела
rigidBody объект представляет собой жесткое тело. Жесткое тело - это строительный блок для любого робота-манипулятора с древовидной структурой. Каждый rigidBody имеет rigidBodyJoint прикрепленный к нему объект, определяющий способ перемещения жесткого тела. Жесткие тела собираются в модель робота с древовидной структурой с использованием rigidBodyTree.
Задайте для объекта соединения значение Joint свойство перед вызовом addBody для добавления жесткого тела в модель робота. Когда жесткое тело находится в дереве жесткого тела, нельзя непосредственно изменить его свойства, поскольку оно повреждает связи между телами. Использовать replaceJoint для изменения всей древовидной структуры.
Name - Наименование жесткого телаИмя жесткого тела, указанное как строковый скалярный или символьный вектор. Это имя должно быть уникальным для тела, чтобы его можно было найти в rigidBodyTree объект.
Типы данных: char | string
Joint — rigidBodyJoint объектrigidBodyJoint объект, указанный как дескриптор. По умолчанию соединение имеет значение 'fixed' тип.
Mass - Масса жесткого тела1 кг (по умолчанию) | числовой скалярМасса жесткого тела, указанная как числовой скаляр в килограммах.
CenterOfMass - Положение центра масс жесткого тела[0 0 0] m (по умолчанию) | [x y z] векторЦентр масс жесткого тела, указанный как [x y z] вектор. Вектор описывает расположение центра масс относительно каркаса тела в метрах.
Inertia - Инерция жесткого тела[1 1 1 0 0 0] кг • м2 (по умолчанию) |[Ixx Iyy Izz Iyz Ixz Ixy] векторИнерция жесткого тела, указанного как [Ixx Iyy Izz Iyz Ixz Ixy] вектор относительно каркаса тела в килограммах квадратных метров. Первые три элемента вектора являются диагональными элементами тензора инерции. Последние три элемента являются не диагональными элементами тензора инерции. Тензор инерции является положительной полуопределённой симметричной матрицей:
Parent - Родитель жесткого телаrigidBody дескриптор объектаРодительский элемент жесткого тела, указанный как rigidBody дескриптор объекта. Соединение жесткого тела определяет, как это тело может перемещаться относительно родительского. Это свойство является пустым до тех пор, пока жесткое тело не будет добавлено к rigidBodyTree модель робота.
Children - Дети жесткого телаrigidBody дескрипторы объектовДочерние элементы жесткого тела, указанные как массив ячеек rigidBody дескрипторы объектов. Все эти дочерние элементы жесткого тела прикреплены к этому объекту жесткого тела. Это свойство является пустым до тех пор, пока жесткое тело не будет добавлено к rigidBodyTree модель робота, и, по крайней мере, еще одно тело добавляется в дерево с этим телом в качестве родителя.
Visuals - Визуальная геометрияВизуальная геометрия, заданная как массив ячеек строковых скаляров или векторов символов. Каждый вектор символов описывает тип и источник визуальной геометрии. Например, если файл сетки, link_0.stl, прикреплен к жесткому телу, визуальный будет Mesh:link_0.stl. Визуальные геометрии добавляются к жесткому телу с помощью addVisual.
Collisions - Геометрия столкновенияГеометрия коллизий, заданная как массив ячеек векторов символов. Каждый вектор символов описывает тип объекта столкновения и соответствующие параметры геометрии столкновения. Чтобы изменить геометрию столкновения для жесткого тела, используйте команду addCollision и clearCollision функции.
copy | Создание глубокой копии жесткого тела |
addCollision | Добавление геометрии столкновения к жесткому телу |
addVisual | Добавление данных визуальной геометрии к жесткому телу |
clearCollision | Очистить все присоединенные геометрии столкновений |
clearVisual | Очистить все визуальные геометрии |
Добавление жесткого тела и соответствующего соединения в дерево жесткого тела. Каждый rigidBody объект содержит rigidBodyJoint и должен быть добавлен в rigidBodyTree использование addBody.
Создание дерева жесткого тела.
rbtree = rigidBodyTree;
Создайте жесткое тело с уникальным именем.
body1 = rigidBody('b1');Создайте соединение вращения. По умолчанию rigidBody объект поставляется с неподвижным соединением. Замена соединения путем назначения нового rigidBodyJoint объект для body1.Joint собственность.
jnt1 = rigidBodyJoint('jnt1','revolute'); body1.Joint = jnt1;
Добавьте жесткое тело в дерево. Укажите имя тела, к которому прикрепляется жесткое тело. Так как это первое тело, используйте базовое имя дерева.
basename = rbtree.BaseName; addBody(rbtree,body1,basename)
Использовать showdetails на дереве для подтверждения правильного добавления жесткого тела и соединения.
showdetails(rbtree)
-------------------- Robot: (1 bodies) Idx Body Name Joint Name Joint Type Parent Name(Idx) Children Name(s) --- --------- ---------- ---------- ---------------- ---------------- 1 b1 jnt1 revolute base(0) --------------------
Для создания робота используйте параметры Denavit-Hartenberg (DH) робота Puma560 ®. Каждое жесткое тело добавляется по одному, а преобразование «потомок-родитель» задается объектом соединения.
Параметры DH определяют геометрию робота в зависимости от того, как каждое жесткое тело прикреплено к его родительскому элементу. Для удобства настройте параметры Puma560 робота в матрице [1]. Робот Puma - последовательный цепной манипулятор. Параметры DH соответствуют предыдущей строке в матрице, соответствующей предыдущему присоединению соединения .
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 жесткого тела для построения робота.
robot = rigidBodyTree;
Создайте первое жесткое тело и добавьте его к роботу. Для добавления жесткого тела:
Создать rigidBody и присвойте ему уникальное имя.
Создать rigidBodyJoint и присвойте ему уникальное имя.
Использовать setFixedTransform задание преобразования тело-тело с использованием параметров DH. Последний элемент параметров DH, theta, игнорируется, поскольку угол зависит от положения соединения.
Звонить addBody прикрепляют первое соединение корпуса к базовой раме робота.
body1 = rigidBody('body1'); jnt1 = rigidBodyJoint('jnt1','revolute'); setFixedTransform(jnt1,dhparams(1,:),'dh'); body1.Joint = jnt1; addBody(robot,body1,'base')
Создайте и добавьте к роботу другие жесткие тела. Укажите предыдущее имя тела при вызове addBody чтобы прикрепить его. Каждое фиксированное преобразование относится к предыдущему координатному кадру соединения.
body2 = rigidBody('body2'); jnt2 = rigidBodyJoint('jnt2','revolute'); body3 = rigidBody('body3'); jnt3 = rigidBodyJoint('jnt3','revolute'); body4 = rigidBody('body4'); jnt4 = rigidBodyJoint('jnt4','revolute'); body5 = rigidBody('body5'); jnt5 = rigidBodyJoint('jnt5','revolute'); body6 = rigidBody('body6'); jnt6 = rigidBodyJoint('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')
Убедитесь, что робот был правильно построен с помощью showdetails или show функция. showdetails перечисляет все тела в окне команд MATLAB ® .show отображает робота с заданной конфигурацией (по умолчанию домашняя). Звонки в axis изменить пределы оси и скрыть метки оси.
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
[1] Корк, П. И. и Б. Армстронг-Хелуври. «Поиск консенсуса между параметрами модели, сообщенными для робота PUMA 560». Материалы Международной конференции IEEE по робототехнике и автоматизации 1994 года, IEEE Comput. Soc. Press, 1994, стр. 1608-13. DOI.org (Crossref), doi:10.1109/ROBOT.1994.351360.
[1] Крейг, Джон Дж. Введение в робототехнику: механика и управление. Рединг, Массачусетс: Эддисон-Уэсли, 1989.
[2] Сисилиано, Бруно. Робототехника: моделирование, планирование и контроль. Лондон: Спрингер, 2009.
addBody | addCollision | addVisual | clearCollision | clearVisual | replaceJoint | rigidBodyJoint | rigidBodyTree