rigidBodyJoint
Создайте соединение
Описание
The rigidBodyJoint объекты определяют, как твердое тело перемещается относительно точки присоединения. У древовидного робота соединение всегда принадлежит определенному твёрдому телу, и каждое твёрдое тело имеет одно соединение.
The rigidBodyJoint объект может описывать соединения различных типов. При построении древовидной структуры твёрдого тела с rigidBodyTree, вы должны назначить Joint объект твердому телу с помощью rigidBody класс.
Поддерживаются следующие типы соединений:
fixed- Фиксированное соединение, препятствующее относительному движению двух тел.revolute- соединение с одной степенью свободы (DOF), которое вращается вокруг заданной оси. Также называется контактом или шарнирным соединением.prismatic- Одно соединение DOF, которое скользит по заданной оси. Также называется скользящим соединением.
Каждый тип соединения имеет различные свойства с различными размерностями, в зависимости от заданной геометрии.
Создание
Описание
Входные параметры
Свойства
Функции объекта
copy | Создайте копию соединения |
setFixedTransform | Установите свойства фиксированного преобразования соединения |
Примеры
Присоединение твердого тела и соединения к древовидному твердому телу
Добавьте твердое тело и соответствующее соединение в древовидное твердое тело. Каждый r igidBody объект содержит rigidBodyJoint объект и должен быть добавлен в r igidBodyTree использование addBody.
Создайте древовидное твердое тело.
rbtree = rigidBodyTree;
Создайте твердое тело с уникальным именем.
body1 = rigidBody('b1');Создайте шарнирное соединение. По умолчанию r igidBody объект поставляется с фиксированным соединением. Замените соединение путем назначения нового rigidBodyJoint объект для body1.Joint свойство.
jnt1 = rigidBodyJoint('jnt1','revolute'); body1.Joint = jnt1;
Добавьте твердое тело в дерево. Задайте имя тела, к которому присоединяется твердое тело. Поскольку это первое тело, используйте базовое имя дерева.
basename = rbtree.BaseName; addBody(rbtree,body1,basename)
Использование showdetails на дереве для подтверждения того, 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 с использованием параметров Денавита-Хартенберга
Используйте параметры Денавита-Хартенберга (DH) робота Puma560 ®, чтобы создать робота. Каждое твердое тело добавляется по одному с преобразованием «child-to-parent», заданным объектом joint.
Параметры DH определяют геометрию робота относительно того, как каждое твердое тело присоединено к его родительскому элементу. Для удобства настройте параметры для робота- Puma560 в матрице [1]. Робот Puma является серийной цепью манипулятором. Параметры DH относятся к предыдущей линии 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 древовидного твердого тела, чтобы создать робота.
robot = rigidBodyTree;
Создайте первое твёрдое тело и добавьте его к роботу. Для добавления твердого тела:
Создайте
rigidBodyи присвоить ему уникальное имя.Создайте
rigidBodyJointи присвоить ему уникальное имя.Использование
setFixedTransformдля задания преобразования тела в тело с помощью параметров DH. Последний элемент параметров DH,theta, игнорируется, потому что угол зависит от положения соединения.Функции
addBodyкрепление первого соединения корпуса к базовой системе координат 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 твердые тела. Задайте имя предыдущего тела при вызове addBody чтобы прикрепить его. Каждое фиксированное преобразование относится к предыдущей системе координат 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')
Проверьте, что ваш робот был построен правильно при помощи showdetails или show функция. showdetails списки всех тел в командном окне MATLAB ®. show отображает робота с заданным строением (по умолчанию домашний). Вызовы в axis измените пределы по осям и скрыть 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
[1] Corke, P. I., and B. Armstrong-Helouvry. «Поиск консенсуса среди параметров модели, сообщенных для робота PUMA 560». Материалы 1994 Международной конференции IEEE по робототехнике и автоматизации, IEEE Comput. Soc. Press, 1994, pp. 1608-13. DOI.org (Crossref), doi:10.1109/ROBOT.1994.351360.
Изменение модели дерева твёрдого тела робота
Внесение изменений в существующее rigidBodyTree объект. Можно получить замещающие соединения, тела и поддеревья в древовидном твердом теле.
Загрузите роботы в пример следующим rigidBodyTree объекты.
load exampleRobots.matПросмотрите детали робота Puma, используя 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) --------------------
Получите определенное тело для просмотра свойств. Единственный дочерний элемент L3 тело является L4 тело. Можно также скопировать конкретное тело.
body3 = getBody(puma1,'L3');
childBody = body3.Children{1}childBody =
rigidBody with properties:
Name: 'L4'
Joint: [1x1 rigidBodyJoint]
Mass: 1
CenterOfMass: [0 0 0]
Inertia: [1 1 1 0 0 0]
Parent: [1x1 rigidBody]
Children: {[1x1 rigidBody]}
Visuals: {}
Collisions: {}
body3Copy = copy(body3);
Замените соединение на L3 тело. Необходимо создать новую Joint объект и использование replaceJoint чтобы убедиться, что нижестоящая геометрия тела не затронута. Функции setFixedTransform при необходимости задать преобразование между телами вместо с единичными матрицами по умолчанию.
newJoint = rigidBodyJoint('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 полученное поддерево с помощью removeBody. Удаленное тело включено в поддерево.
subtree = removeBody(puma1,'L4')subtree =
rigidBodyTree with properties:
NumBodies: 3
Bodies: {[1x1 rigidBody] [1x1 rigidBody] [1x1 rigidBody]}
Base: [1x1 rigidBody]
BodyNames: {'L4' 'L5' 'L6'}
BaseName: 'L3'
Gravity: [0 0 0]
DataFormat: 'struct'
Удалите измененную L3 тело. Добавьте оригинал скопированного L3 тело в L2 тело с последующим возвращением поддерева. Модель робота осталась прежней. 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) --------------------
Вопросы совместимости
Ссылки
[1] Крейг, Джон Дж. Введение в робототехнику: механика и управление. Reading, MA: Addison-Wesley, 1989.
[2] Сисилиано, Бруно. Робототехника: моделирование, планирование и управление. Лондон: Спрингер, 2009.