Differential Drive Kinematic Model

差動駆動の運動学モデルを使用したビークルの動きの計算

R2019b 以降

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ライブラリ:
Robotics System Toolbox / Mobile Robot Algorithms

説明

Differential Drive Kinematic Model ブロックは、簡略化されたビークル運動をシミュレートする差動駆動型ビークル モデルを作成します。このモデルは、単一の固定車軸と、指定のトラック幅 Track width 分離れた車輪をもつビークルを近似します。各車輪は速度入力 dϕL/dt および dϕR/dt を左右の車輪それぞれに使用して独立して駆動できます。ビークルの速度と向きは、車軸の中央を基準に定義されます。

例

Simulink での差動駆動型ロボットのパスの計画

この例では、与えられたマップ上の 2 点の位置間で障害物のないパスを Simulink® で実行する方法を説明します。パスは確率ロード マップ (PRM) の計画アルゴリズム (mobileRobotPRM)) を使用して生成されます。このパスを通るための制御コマンドは、Pure Pursuit コントローラー ブロックを使用して生成されます。差動駆動型の運動学的運動モデルは、これらのコマンドに基づいてロボットの運動をシミュレートします。

ライブ スクリプトを開く

端子

入力

dϕ_L/dt — 左車輪の速度

数値スカラー

ビークルの左車輪の速度。ラジアン/秒単位で指定します。

依存関係

この端子を有効にするには、Vehicle inputs パラメーターを Wheel Speeds に設定します。

dϕ_R/dt — 右車輪の速度

数値スカラー

ビークルの右車輪の速度。ラジアン/秒単位で指定します。

依存関係

この端子を有効にするには、Vehicle inputs パラメーターを Wheel Speeds に設定します。

v — ビークルの速度

数値スカラー

ビークルの速度。メートル/秒単位で指定します。

依存関係

この端子を有効にするには、Vehicle inputs パラメーターを Vehicle Speed & Heading Angular Velocity に設定します。

ɷ — ビークルの角速度

数値スカラー

ビークルの角速度。ラジアン/秒単位で指定します。正の値はビークルを左にステアリングし、負の値はビークルを右にステアリングします。

依存関係

この端子を有効にするには、Vehicle inputs パラメーターを Vehicle Speed & Heading Angular Velocity に設定します。

出力

state — ビークルの姿勢

3 要素ベクトル

ビークルの現在の位置および向き。[x y theta] ベクトルとしてメートルおよびラジアン単位で指定します。

stateDot — state 出力の微分

3 要素ベクトル

ビークルの現在の線形速度および角速度。[xDot yDot thetaDot] ベクトルとしてメートル/秒単位およびラジアン/秒単位で指定します。線形速度および角速度は、state 出力の微分を取得することにより計算されます。

パラメーター

ビークルの入力 — ビークルの速度および方向入力のタイプ

Wheel Speeds (既定値) | Vehicle Speed & Heading Angular Velocity

モデル入力コマンドの形式

• Wheel Speeds — 2 つの車輪の角速度。ラジアン/秒単位で指定します。

• Vehicle Speed & Heading Angular Velocity — メートル/秒単位のビークルの速度。ラジアン/秒単位の向首角速度とともに指定します。

車輪半径 — ビークルの車輪半径

0.05 (既定値) | 正の数値スカラー

ビークルの車輪の半径。メートル単位で指定します。

車輪速度範囲 — ビークルの最小速度と最大速度

[-Inf Inf] (既定値) | 2 要素ベクトル

車輪速度範囲は、ビークルの最小車輪速度と最大車輪速度を指定する 2 要素ベクトル [MinSpeed MaxSpeed] です。ラジアン/秒単位で指定します。

トラック幅 — 車輪から車輪までのビークルのトラック幅

0.2 (既定値) | 数値スカラー

左車輪から右車輪までのトラックの長さ。メートルで指定します。

初期状態 — ビークルの初期姿勢

[0;0;0] (既定値) | 3 要素ベクトル

ビークルの初期の xy 位置と向き θ。

シミュレーション実行方法 — 実行するシミュレーションのタイプ

インタープリター型実行 (既定値) | コード生成

• インタープリター型実行 — MATLAB^® インタープリターを使用してモデルをシミュレートします。詳細については、シミュレーション モード (Simulink)を参照してください。

• コード生成 — 生成される C コードを使用してモデルをシミュレートします。シミュレーションをはじめて実行すると、Simulink^® によってブロック用の C コードが生成されます。モデルが変更されない限り、この C コードは後続のシミュレーションで再利用されます。

調整可能: No

参照

[1] Lynch, Kevin M., and Frank C. Park. Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control 1st ed. Cambridge, MA: Cambridge University Press, 2017.

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

バージョン履歴

R2019b で導入

参考

ブロック

• Ackermann Kinematic Model | Bicycle Kinematic Model | Unicycle Kinematic Model

クラス

• differentialDriveKinematics

トピック

• Simulink を使用した Gazebo による差動駆動型ロボットの制御