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taskSpaceMotionModel

Modelar el movimiento de un árbol de cuerpo rígido dadas las entradas de referencia del espacio cartesiano

Desde R2019b

Descripción

El objeto taskSpaceMotionModel modela el movimiento en el espacio cartesiano con bucle cerrado de un manipulador, especificado como un objeto de árbol de cuerpo rígido. El comportamiento del modelo de movimiento está definido por la propiedad MotionType.

Para más información sobre las ecuaciones de movimiento, consulte Task-Space Motion Model.

Creación

Sintaxis

motionModel = taskSpaceMotionModel

motionModel = taskSpaceMotionModel("RigidBodyTree",tree)

motionModel = taskSpaceMotionControlModel(Name,Value)

Descripción

motionModel = taskSpaceMotionModel crea un modelo de movimiento para un manipulador predeterminado con dos articulaciones.

motionModel = taskSpaceMotionModel("RigidBodyTree",tree) crea un modelo de movimiento para el objeto rigidBodyTree especificado.

motionModel = taskSpaceMotionControlModel(Name,Value) establece propiedades adicionales especificadas como pares nombre-valor. Puede especificar varias propiedades en el orden que desee.

Propiedades

RigidBodyTree — Modelo de robot de árbol de cuerpo rígido

objeto rigidBodyTree

Modelo de robot de árbol de cuerpo rígido, especificado como un objeto rigidBodyTree que define las propiedades de inercia y cinemática del manipulador.

EndEffectorName — Cuerpo del efector final

'tool' (predeterminado) | escalar de cadena | vector de caracteres

Esta propiedad define el cuerpo que se utilizará como efector final y para el que se define el movimiento en el espacio cartesiano. La propiedad debe corresponder a un nombre del cuerpo en el objeto rigidBodyTree de la propiedad RigidBodyTree. Si se actualiza el árbol de cuerpo rígido sin actualizar también el efector final, el cuerpo con el índice más elevado se convierte en el cuerpo del efector final por defecto.

Kp — Ganancia proporcional para control PD

500*eye(6) (predeterminado) | matriz de 6 por 6

Ganancia proporcional para el control PD, especificada como una matriz de 6 por 6.

Kd — Ganancia derivada para el control PD

100*eye(6) (predeterminado) | matriz de 6 por 6

Ganancia derivada para el control proporcional-derivativo (PD), especificada como una matriz de 6 por 6.

JointDamping — Constante de amortiguación de la articulación

ones(1,n) (predeterminado) | Vector de n elementos

Constante de amortiguación de la articulación, especificada como un vector de n elementos, donde n es el número de articulaciones no fijas en el modelo de robot especificado por la propiedad RigidBodyTree. Las unidades de amortiguación de las articulaciones son N/(m/s) o N/(rad/s) para articulaciones prismáticas y giratorias, respectivamente.

MotionType — Tipo de movimiento calculado por el modelo de movimiento

"PDControl" (predeterminado)

Tipo de movimiento, especificado como "PDControl", que utiliza control proporcional-derivativo (PD) asignado a las articulaciones a través de un controlador Jacobian-Transpose. El control se basa en las propiedades Kp y Kd especificadas.

Funciones del objeto

derivative	Time derivative of manipulator model states
updateErrorDynamicsFromStep	Update values of NaturalFrequency and DampingRatio properties given desired step response

Ejemplos

Crear un modelo de movimiento en el espacio cartesiano

En este ejemplo se muestra cómo crear y utilizar un objeto taskSpaceMotionModel para el brazo de un robot manipulador en el espacio cartesiano.

Crear el robot

robot = loadrobot("kinovaGen3","DataFormat","column","Gravity",[0 0 -9.81]);

Configurar la simulación

Establezca el periodo de tiempo en 1 segundo con un intervalo de 0,02 segundos. Establezca el estado inicial en la configuración inicial del robot, con una velocidad de cero.

tspan = 0:0.02:1;
initialState = [homeConfiguration(robot);zeros(7,1)];

Defina un estado de referencia con una posición objetivo y velocidad cero.

refPose = trvec2tform([0.6 -.1 0.5]);
refVel = zeros(6,1);

Crear el modelo de movimiento

Modele el comportamiento como un sistema bajo control proporcional-derivativo (PD).

motionModel = taskSpaceMotionModel("RigidBodyTree",robot,"EndEffectorName","EndEffector_Link");

Simular el robot

Simule el comportamiento durante 1 segundo utilizando un solver rígido para capturar con más eficacia la dinámica del robot. Si se utiliza ode15s, se permite una mayor precisión alrededor de las áreas con una tasa de cambio elevada.

[t,robotState] = ode15s(@(t,state)derivative(motionModel,state,refPose,refVel),tspan,initialState);

Representar la respuesta

Represente gráficamente la posición inicial del robot y marque el destino con una X.

figure
show(robot,initialState(1:7));
hold all
plot3(refPose(1,4),refPose(2,4),refPose(3,4),"x","MarkerSize",20)

Observe la respuesta representando el robot en un bucle de 5 Hz.

r = rateControl(5);
for i = 1:size(robotState,1)
    show(robot,robotState(i,1:7)',"PreservePlot",false);
    waitfor(r);
end

Referencias

[1] Craig, John J. Introduction to Robotics: Mechanics and Control. Upper Saddle River, NJ: Pearson Education, 2005.

[2] Spong, Mark W., Seth Hutchinson, and Mathukumalli Vidyasagar. Robot Modeling and Control. Hoboken, NJ: Wiley, 2006.

Capacidades ampliadas

Generación de código C/C++
Genere código C y C++ mediante MATLAB® Coder™.

Historial de versiones

Introducido en R2019b

Consulte también

Clases

• jointSpaceMotionModel

Bloques

• Task Space Motion Model

Funciones

• derivative

Temas

• Planificar y ejecutar trayectorias de espacio cartesiano o articular utilizando el manipulador KINOVA Gen3