Unicycle Kinematic Model

一輪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

Unicycle Kinematic Model ブロックは、簡略化された乗用車型ビークルのダイナミクスをシミュレートする一輪のビークル モデルを作成します。このモデルは、ステアリング角速度 ω に従った所定の位置で回転できる、指定された車輪半径 Wheel radius をもつ一輪車としてビークルを近似します。

例

Simulink での一輪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。一輪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。

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端子

入力

dϕ/dt — 車輪の角速度

数値スカラー

車輪の角速度 (ラジアン/秒単位)。

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 Speed & Heading Angular Velocity] 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。

ω — ステアリング角速度

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。

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 xy 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

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

ビークルを制御するための速度および方向入力のタイプ。オプションは、以下のとおりです。

• 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。

• Wheel Speed & Heading Angular Velocity — ラジアン/秒単位の車輪の速度。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

0.1 (既定値) | 正の数値スカラー

ビークルの車輪半径。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

最小車輪速度と最大車輪速度。ラジアン/秒単位で指定します。

初期状態 — 前後の車軸間の距離

[0;0;0] (既定値) | 3 要素ベクトル

ビークルの初期の x、y 位置と向き theta。

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

• Differential Drive Kinematic Model | Ackermann Kinematic Model | Bicycle Kinematic Model

クラス

• unicycleKinematics

トピック

• モバイル ロボットのさまざまな運動学モデルのシミュレーション
• モバイル ロボットの運動学的方程式