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ロボット ダイナミクス

"ロボット ダイナミクス" は、ロボットに働く力と、結果として生じるロボットの運動の関係です。Robotics System Toolbox™ では、マニピュレーターのダイナミクス情報は RigidBodyTree オブジェクトに含まれています。このオブジェクトは、Joint オブジェクトを介して接続される複数の RigidBody オブジェクトをもつ剛体ツリー モデルを記述します。JointRigidBody、および RigidBodyTree オブジェクトにはすべて、ロボットの運動学とダイナミクスに関連する情報が含まれています。

メモ

ダイナミクス関数を使用するには、DataFormat プロパティを 'row' または 'column' に設定しなければなりません。この設定は、ロボット コンフィギュレーションやジョイント トルクなど、関連するロボット工学計算の入力と出力を行ベクトルまたは列ベクトルとして受け取り、出力します。

ダイナミクスのプロパティ

ロボット ダイナミクスで作業する際は、RigidBody オブジェクトのプロパティを使用して、マニピュレーター ロボットの個々のボディに関する情報を指定します。

  • Mass — 剛体の質量 (キログラム単位)。

  • CenterOfMass — 剛体の重心位置。[x y z] ベクトルとして指定します。このベクトルは重心位置 (メートル単位) をボディ座標系に対して相対的に記述します。

  • Inertia — 剛体の慣性。[Ixx Iyy Izz Iyz Ixz Ixy] ベクトル (キログラム平方メートル単位) として、ボディ座標系に対して相対的に指定します。ベクトルの最初の 3 要素は、"慣性テンソル" の対角要素 (慣性モーメント) です。最後の 3 要素は、慣性テンソルの非対角要素 (慣性乗積) です。慣性テンソルは正定行列です。

マニピュレーター ロボット モデル全体に関する情報については、次の RigidBodyTree オブジェクト プロパティを指定します。

  • Gravity — ロボットにかかる重力加速度。[x y z] ベクトルとして、メートル毎秒毎秒単位で指定します。既定では、重力加速度はありません。

  • DataFormat — 運動学およびダイナミクス関数の入出力データ形式。ダイナミクス関数を使用するには、このプロパティを 'row' または 'column' に設定します。この設定は、ロボット コンフィギュレーションやジョイント トルクなど、関連するロボット工学計算の入力と出力を行ベクトルまたは列ベクトルとして受け取り、出力します。

ダイナミクス関数

次のダイナミクス関数をロボット マニピュレーターで使用できます。これらの関数は、RigidBodyTree ロボット モデルですべての関連するダイナミクス プロパティを指定した後に使用できます。

  • forwardDynamics — 指定したジョイントのトルクと状態でのジョイント加速度を計算

  • inverseDynamics — 指定した目的の運動に必要なジョイント トルクを計算

  • externalForce — ベースとの相対値で外力行列を作成

  • gravityTorque — 重力を補正するジョイント トルクを計算

  • centerOfMass — 重心位置とヤコビアンを計算

  • massMatrix — ジョイント空間の質量行列を計算

  • velocityProduct — 速度によって誘発される力を打ち消すジョイント トルクを計算

参考

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