inverseKinematics
Создайте обратный кинематический решатель
Описание
The inverseKinematics Система object™ создает обратный кинематический (IK) решатель, чтобы вычислить строения соединений для необходимого положения end-effector на основе заданной модели древовидного твердого тела. Создайте модель древовидного твердого тела для вашего робота с помощью rigidBodyTree класс. Эта модель определяет все ограничения соединений, которые применяет решатель. Если решение возможно, пределы соединений, заданные в модели робота, выполняются.
Чтобы задать больше ограничений помимо положения end-effector, включая ограничения прицеливания, ограничения положения или цели ориентации, рассмотрите использование generalizedInverseKinematics. Этот объект позволяет вам вычислять многоконтактные решения IK.
Аналитические решения IK закрытой формы см. в analyticalInverseKinematics.
Чтобы вычислить строения соединений для желаемого положения концевого эффектора:
Создайте
inverseKinematicsОбъекту и установите его свойства.Вызывайте объект с аргументами, как будто это функция.
Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе «Что такое системные объекты?».
Создание
Описание
ik = inverseKinematicsRigidBodyTree свойство.
ik = inverseKinematics(Name,Value)Name,Value аргументы в виде пар. Name является именем свойства и Value - соответствующее значение. Name должны находиться внутри одинарных кавычек (''). Можно задать несколько аргументы пары "имя-значение" в любом порядке как Name1,Value1,...,NameN,ValueN.
Свойства
Использование
Описание
[ находит строение соединения, которая достигает заданного положения end-effector. Задайте начальное предположение для строения и желаемых весов для допусков для шести компонентов configSol,solInfo]
= ik(endeffector,pose,weights,initialguess)pose. Информация о решении, относящаяся к выполнению алгоритма, solInfo, возвращается с решением строения соединения, configSol.
Входные параметры
Выходные аргументы
Функции объекта
Чтобы использовать функцию объекта, задайте системный объект в качестве первого входного параметра. Например, чтобы освободить системные ресурсы системного объекта с именем obj, используйте следующий синтаксис:
release(obj)
Примеры
Сгенерируйте положения соединений, чтобы достичь положения End-Effector
Сгенерируйте положения соединений для модели робота, чтобы достичь желаемого положения концевого эффектора. The inverseKinematics системный объект использует обратные кинематические алгоритмы, чтобы решить для допустимых положений соединений.
Загрузите пример роботов. The puma1 робот - это rigidBodyTree модель шестиосевого робота с шестью шарнирными соединениями.
load exampleRobots.mat
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) --------------------
Сгенерируйте случайное строение. Получите преобразование от конечного эффектора (L6) к основе для этого случайного строения. Используйте это преобразование как целевое положение конечного эффектора. Показать это строение.
randConfig = puma1.randomConfiguration; tform = getTransform(puma1,randConfig,'L6','base'); show(puma1,randConfig);
Создайте inverseKinematics объект для puma1 модель. Задайте веса для различных компонентов положения. Используйте меньшую величину для углов ориентации, чем компоненты положения. Используйте домашнее строение робота как начальное предположение.
ik = inverseKinematics('RigidBodyTree',puma1);
weights = [0.25 0.25 0.25 1 1 1];
initialguess = puma1.homeConfiguration;Вычислим положения соединений с помощью ik объект.
[configSoln,solnInfo] = ik('L6',tform,weights,initialguess);Показать вновь сгенерированную строение решения. Решение является несколько другим строением соединения, которая достигает того же положения концевого эффектора. Несколько вызовов к ik объект может задать одинаковые или очень различные строения соединений.
show(puma1,configSoln);
Вопросы совместимости
Ссылки
[1] Бадреддин, Хассан, Стефан Вандевалль и Йохан Мейерс. Последовательное квадратичное программирование (SQP) для оптимального управления при прямой числовой симуляции турбулентного потока. Журнал вычислительной физики. 256 (2014): 1–16. doi: 10.1016/j.jcp.2013.08.044.
[2] Bertsekas, Dimitri P. Нелинейное программирование. Belmont, MA: Athena Scientific, 1999.
[3] Голдфарб, Дональд. Расширение метода переменной метрики Дэвидона до максимизации при линейном неравенстве и ограничениях равенства. SIAM Journal по прикладной математике. Том 17, № 4 (1969): 739-64. doi: 10.1137/0117067.
[4] Нокедал, Хорхе и Стивен Райт. Численная оптимизация. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Спрингер, 2006.
[5] Сугихара, Томомичи. «Разрешимость-неконтролируемая обратная кинематика методом Левенберга-Марквардта». Транзакции IEEE по робототехнике Том 27, № 5 (2011): 984-91. doi: 10.1109/tro.2011.2148230.
[6] Чжао, Цзяньминь и Норман И. Бадлер. «Позиционирование обратной кинематики с использованием нелинейного программирования для высоко сочлененных фигур». ACM Транзакции на графике Том 13, № 4 (1994): 313-36. doi: 10,1145/ 195826,195827.
Расширенные возможности
См. также
analyticalInverseKinematics | generalizedInverseKinematics | rigidBody | rigidBodyJoint | rigidBodyTree