マニピュレーターのモデル化

マニピュレーターの剛体ツリーモデルのインポート、順運動学、ダイナミクス、ジョイント空間およびタスク空間の運動モデル

ロボットモデルは、マニピュレーターロボットおよびその他の剛体システムの運動学プロパティと動的プロパティをシミュレートします。このモデルは、rigidBody および rigidBodyJoint の要素を含み、ジョイント変換と慣性プロパティをもつ rigidBodyTree オブジェクトです。

関数 loadrobot を使用して、Kinova^® や KUKA™ などの特定の商用ロボットの事前定義モデルにアクセスします。

既存の UDRF または Simscape™ Multibody™ モデルをインポートするには importrobot を使用します。

exportrobot を使用して剛体ツリーモデルから URDF の詳細をファイル形式でエクスポートするか、urdfExporter を使用して URDF エクスポーターオブジェクトを作成します。

ジョイント空間またはタスク空間の運動モデルを使用して、ロボットの動作を jointSpaceMotionModel および taskSpaceMotionModel オブジェクトとしてモデル化します。

関数

すべて展開する

剛体ツリーモデル

`importrobot`	URDF ファイル、Xacro ファイル、SDF ファイル、テキストまたは Simscape Multibody モデルから剛体ツリーモデルをインポート
`loadrobot`	ロボットライブラリから剛体ツリーロボットモデルを読み込み (R2019b 以降)
`exportrobot`	Export URDF details in file format from rigid body tree model (R2023b 以降)
`rigidBodyTree`	ツリー構造のロボットを作成
`rigidBody`	剛体を作成
`rigidBodyJoint`	ジョイントを作成
`interactiveRigidBodyTree`	Interact with rigid body tree robot models (R2020a 以降)
`urdfExporter`	Create URDF exporter object from rigid body tree robot model (R2023b 以降)
`writefile`	Generate URDF file for rigid body tree robot model (R2023b 以降)
`writenode`	Generate XML DOM node for rigid body tree robot model (R2023b 以降)

運動モデル

`jointSpaceMotionModel`	ジョイント空間の入力を与えて剛体ツリーの運動をモデル化 (R2019b 以降)
`taskSpaceMotionModel`	Model rigid body tree motion given task-space reference inputs (R2019b 以降)

運動学

`getTransform`	ボディ座標系間の変換を取得
`randomConfiguration`	ロボットのランダムなコンフィギュレーションを生成
`homeConfiguration`	ロボットのホームコンフィギュレーションの取得
`show`	ロボットモデルを Figure に表示

ダイナミクス

`centerOfMass`	重心の位置とヤコビアン
`externalForce`	base を基準とする外力行列を構成
`forwardDynamics`	ジョイントのトルクと状態が指定された場合のジョイント加速度
`geometricJacobian`	ロボットコンフィギュレーションの幾何学的ヤコビアン
`gravityTorque`	重力を補正するジョイントトルク
`inverseDynamics`	指定した運動に必要なジョイントトルク
`massMatrix`	ジョイント空間の質量行列
`velocityProduct`	速度によって誘発される力を打ち消すジョイントトルク

ブロック

すべて展開する

運動学とダイナミクス

Forward Dynamics	ジョイントのトルクと状態が指定された場合のジョイント加速度
Inverse Dynamics	指定した運動に必要なジョイントトルク
Get Jacobian	ロボットコンフィギュレーションの幾何学的ヤコビアン
Get Transform	ボディ座標系間の変換を取得
Gravity Torque	重力を補正するジョイントトルク
Joint Space Mass Matrix	ロボットコンフィギュレーションのジョイント空間の質量行列
Velocity Product Torque	速度によって誘発される力を打ち消すジョイントトルク

運動モデル

Joint Space Motion Model	Model rigid body tree motion given joint-space inputs (R2019b 以降)
Task Space Motion Model	Model rigid body tree motion given task-space inputs (R2019b 以降)

トピック

剛体ツリーロボットモデル
剛体ツリーロボットモデルの構造と固有コンポーネントを確認する。
ロボットの段階的な構築
この例では、ロボットの構築プロセスを段階的に説明し、さまざまなロボットコンポーネントと、ロボット構築で関数を呼び出す方法を示します。
Joint-Space Motion Model
The joint-space motion model characterizes the motion of a manipulator under closed-loop joint-space position control, as used in the jointSpaceMotionModel object and Joint Space Motion Model block.
Task-Space Motion Model
The task-space motion model characterizes the motion of a manipulator under closed-loop task-space position control, as used in the taskSpaceMotionModel object and Task Space Motion Model block.
ロボットダイナミクス
このトピックでは、剛体ロボットダイナミクスのさまざまな要素、プロパティ、方程式について詳しく説明します。
Robotics System Toolbox Robot Library Data サポートパッケージのインストール
アドオンを使用してロボットメッシュデータを追加します。

注目の例

事前定義されているロボットモデルの読み込み

一般的なロボットモデルに迅速にアクセスするには、関数 loadrobot を使用します。この関数により、Universal Robots™ UR10 協働ロボット、Boston Dynamics™ Atlas ヒューマノイド、KINOVA™ Gen 3 マニピュレーターなどの市販のロボットモデルが読み込まれます。ジョイントコンフィギュレーションを生成してロボットモデルを操作する方法を探索します。

ライブスクリプトを開く

基本的な剛体ツリーモデルの作成

この例では、剛体ツリーロボットモデルの要素を使用して自由度 5 の基本的なロボットアームを作成する方法を説明します。この例で作成するモデルは、サーボと集積回路基板で作成された一般的な卓上ロボットアームを表します。

ライブスクリプトを開く

運動学 DH パラメーターを使用したマニピュレーターロボットの構築

Puma560® マニピュレーターロボットの Denavit-Hartenberg (DH) パラメーターを使用して、剛体ツリーロボットモデルを段階的に作成します。各ジョイントの接続時にその相対的な DH パラメーターを指定します。ロボット座標系を可視化し、最終モデルを操作します。

ライブスクリプトを開く

Perform Trajectory Tracking and Compute Joint Torque for Manipulator Using Simscape

Use Simulink® with Robotics System Toolbox™ to perform trajectory tracking and compute joint torque required to drive the Simscape™ Multibody™ model of the manipulator along the given joint trajectory. This example can be further extended to scenarios with obstacles to observe the changes in torque profile.

ライブスクリプトを開く

Design Position Controlled Manipulator Using Simscape

Use Simulink® with Robotics System Toolbox™ to design a position controller for a manipulator and compute joint position required to drive the Simscape™ Multibody™ model of the manipulator.

ライブスクリプトを開く

Compute Joint Torques To Balance An Endpoint Force and Moment

Generate torques to balance an endpoint force acting on the end-effector body of a planar robot. To calculate the joint torques using various methods, use the geometricJacobian and inverseDynamics object functions for a rigidBodyTree robot model.

ライブスクリプトを開く

マニピュレーターのモデル化

関数

剛体ツリー モデル

運動モデル

運動学

ダイナミクス

ブロック

運動学とダイナミクス

運動モデル

トピック

注目の例

事前定義されているロボット モデルの読み込み

基本的な剛体ツリー モデルの作成

運動学 DH パラメーターを使用したマニピュレーター ロボットの構築

Perform Trajectory Tracking and Compute Joint Torque for Manipulator Using Simscape

Design Position Controlled Manipulator Using Simscape

Compute Joint Torques To Balance An Endpoint Force and Moment

剛体ツリーモデル

事前定義されているロボットモデルの読み込み

基本的な剛体ツリーモデルの作成

運動学 DH パラメーターを使用したマニピュレーターロボットの構築