rigidBody
剛体を作成
説明
rigidBody オブジェクトは剛体を表します。剛体は、ツリー構造のロボット マニピュレーターすべての基本構成です。各 rigidBody には、その剛体がどのように動けるかを定義する rigidBodyJoint オブジェクトが接続されています。剛体は、rigidBodyTree を使用して、ツリー構造のロボット モデルに組み立てられます。
addBody を呼び出して剛体をロボット モデルに追加する前に、Joint プロパティにジョイント オブジェクトを設定します。剛体が剛体ツリー内にある場合、そのプロパティを直接変更することはできません。ボディ間の関係が破損するからです。replaceJoint を使用してツリー構造全体を変更してください。
作成
説明
入力引数
プロパティ
剛体の名前。string スカラーまたは文字ベクトルとして指定します。rigidBodyTree オブジェクト内で見つかるように、この名前はボディに対し一意でなければなりません。
データ型: char | string
rigidBodyJoint オブジェクト。ハンドルとして指定します。既定で、ジョイントは 'fixed' タイプです。
剛体の質量。キログラム単位の数値スカラーとして指定します。
剛体の重心位置。[x y z] ベクトルとして指定します。このベクトルは、ボディ座標系を基準とした重心の位置を、メートル単位で記述します。
剛体の慣性。ボディ座標系を基準とした [Ixx Iyy Izz Iyz Ixz Ixy] ベクトルとして、キログラム平方メートル単位で指定します。ベクトルの最初の 3 要素は、"慣性テンソル" の対角要素です。最後の 3 要素は、慣性テンソルの非対角要素です。慣性テンソルは、半正定値の対称行列です。
剛体の親。rigidBody オブジェクト ハンドルとして指定します。剛体ジョイントは、親を基準としてこのボディがどのように動けるかを定義します。剛体が rigidBodyTree ロボット モデルに追加されるまで、このプロパティは空です。
剛体の子。rigidBody オブジェクト ハンドルの cell 配列として指定します。これら剛体の子は、すべてこの剛体オブジェクトに接続されています。剛体が rigidBodyTree ロボット モデルに追加され、このボディを親としてツリーに少なくとももう 1 つのボディが追加されるまで、このプロパティは空です。
ビジュアル ジオメトリ。string スカラーまたは文字ベクトルの cell 配列として指定します。各文字ベクトルは、ビジュアル ジオメトリのタイプとソースを記述します。たとえば、メッシュ ファイル link_0.stl が剛体に接続されている場合、ビジュアルは Mesh:link_0.stl となります。ビジュアル ジオメトリは、addVisual を使用して剛体に追加されます。
衝突ジオメトリ。文字ベクトルの cell 配列として指定します。各文字ベクトルは、衝突オブジェクトのタイプと、衝突ジオメトリの関連パラメーターを記述します。剛体の衝突ジオメトリを変更するには、関数 addCollision および clearCollision を使用します。
この プロパティ は読み取り専用です。
剛体の座標系の名前。cell 配列として指定します。既定では、剛体のボディ名が cell に格納されます。
この プロパティ は読み取り専用です。
剛体の親座標系の名前。文字ベクトルとして指定します。
オブジェクト関数
copy | Create selective deep copy of rigid body |
addCollision | 衝突ジオメトリを剛体に追加 |
addFrame | Add frame name to rigid body |
addVisual | 剛体へのビジュアル ジオメトリ データの追加 |
clearCollision | 接続されたすべての衝突ジオメトリのクリア |
clearVisual | ビジュアル ジオメトリのクリア |
frameInfo | Frame information |
getTransform | Get transform between body frames |
getVisual | Get visual geometries of the rigid body |
removeFrame | Remove frame from rigid body |
updateFrame | Update frame in rigid body |
例
剛体および対応するジョイントを剛体ツリーに追加します。それぞれの rigidBody オブジェクトは rigidBodyJoint オブジェクトを含み、addBody を使用して rigidBodyTree に追加しなければなりません。
剛体ツリーを作成します。
rbtree = rigidBodyTree;
固有の名前をもつ剛体を作成します。
body1 = rigidBody('b1');回転ジョイントを作成します。既定で、rigidBody オブジェクトには固定ジョイントが付属します。body1.Joint プロパティに新しい rigidBodyJoint オブジェクトを割り当てることにより、ジョイントを置き換えます。
jnt1 = rigidBodyJoint('jnt1','revolute'); body1.Joint = jnt1;
剛体をツリーに追加します。剛体を接続するボディ名を指定します。最初のボディなので、ツリーのベース名を使用します。
basename = rbtree.BaseName; addBody(rbtree,body1,basename)
ツリーに対して showdetails を使用して、剛体とジョイントが正しく追加されたことを確認します。
showdetails(rbtree)
-------------------- Robot: (1 bodies) Idx Body Name Joint Name Joint Type Parent Name(Idx) Children Name(s) --- --------- ---------- ---------- ---------------- ---------------- 1 b1 jnt1 revolute base(0) --------------------
Puma560® ロボットの Denavit-Hartenberg (DH) パラメーターを使用して、ロボットを構築します。各剛体は 1 つずつ追加され、子から親への変換がジョイント オブジェクトによって指定されます。
DH パラメーターは、各剛体がどのように親に接続されているかを基準として、ロボットのジオメトリを定義します。わかりやすくするために、Puma560 ロボットのパラメーターを行列で設定します [1]。Puma ロボットは連続チェーンのマニピュレーターです。DH パラメーターは、前のジョイント接続に対応する行列内の前の行との相対値です。
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];剛体ツリー オブジェクトを作成して、ロボットを構築します。
robot = rigidBodyTree;
最初の剛体を作成し、ロボットに追加します。剛体を追加するには次を行います。
rigidBodyオブジェクトを作成し、一意の名前を付けます。rigidBodyJointオブジェクトを作成し、一意の名前を付けます。setFixedTransformを使用して、ボディからボディへの変換を DH パラメーターを使用して指定します。DH パラメーターの最後の要素であるthetaは無視されます。これは、角度がジョイント位置に依存するためです。addBodyを呼び出して、最初のボディのジョイントをロボットの base 座標系に接続します。
body1 = rigidBody('body1'); jnt1 = rigidBodyJoint('jnt1','revolute'); setFixedTransform(jnt1,dhparams(1,:),'dh'); body1.Joint = jnt1; addBody(robot,body1,'base')
その他の剛体を作成し、ロボットに追加します。addBody を呼び出して接続するときには、前述のボディ名を指定します。各固定変換は、前のジョイント座標系と相対的です。
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')
関数 showdetails または関数 show を使用して、ロボットが正しく構築されていることを確認します。showdetails は、すべてのボディを MATLAB® コマンド ウィンドウにリストします。show は、指定されたコンフィギュレーション (既定はホーム) でロボットを表示します。axis の呼び出しは、軸の範囲を変更し、軸ラベルを非表示にします。
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. "A Search for Consensus among Model Parameters Reported for the PUMA 560 Robot." Proceedings of the 1994 IEEE International Conference on Robotics and Automation, IEEE Computer.Soc. Press, 1994, pp. 1608–13. DOI.org (Crossref), doi:10.1109/ROBOT.1994.351360.
参照
[1] Craig, John J. Introduction to Robotics: Mechanics and Control. Reading, MA: Addison-Wesley, 1989.
[2] Siciliano, Bruno. Robotics: Modelling, Planning and Control. London: Springer, 2009.
