刚体树机器人模型
刚体树模型是机器人结构的一种表示形式。您可以使用它来表示机器人,如机械手或其他运动学树。使用rigidBodyTree
对象来创建这些模型。
刚体树由刚体(rigidBody
)通过关节连接(rigidBodyJoint
).每个刚体都有一个关节,用来定义该刚体相对于树中的父节点如何移动。通过在每个关节上设置固定的转换,指定从一个物体到下一个物体的转换(setFixedTransform
).
您可以从刚体树模型中添加、替换或删除体。你也可以为特定的身体更换关节。的rigidBodyTree
对象维护关系并更新rigidBody
对象属性来反映这种关系。您还可以使用getTransform
.
刚体树构件
基地
每个刚体树都有一个底。基座定义了世界坐标系,是刚体的第一个附着点。基不能被修改,除了的名字
财产。可以通过修改BaseName
刚体树的性质。
刚体
刚体是刚体树模型的基本构件,采用rigidBody
.一个刚体,有时称为连杆,代表一个不能变形的固体。单个刚体上任意两点之间的距离保持恒定。
当添加到具有多个体的刚体树中时,刚体有与之关联的父体或子体(父
或孩子们
属性)。母体是这个刚体所附着的物体,它可以是机器人底座。子结点是依附在刚体树底部下游的所有肉体。
每个刚体都有一个与其相关联的坐标系,并且包含一个rigidBodyJoint
对象。
联合
每个刚体都有一个关节,这定义了该刚体相对于其父刚体的运动。它是机器人模型中连接两个刚体的连接点。要表示具有多个关节或不同运动轴的单个物理物体,请使用multiplerigidBody
对象。
的rigidBodyJoint
物体支持固定关节,转动关节和移动关节。
这些关节允许以下运动,取决于它们的类型:
“固定”
——没有运动。主体与它的父对象是严格连接的。“转动”
-仅作旋转运动。物体相对于其父关节绕着这个关节旋转。位置限制定义了围绕运动轴弧度的最小和最大角位置。“移动”
-仅用于平移运动。物体沿运动轴相对于母体直线运动。
每个关节都有一个运动轴JointAxis
财产。关节轴是一个三维单位矢量,它定义了旋转轴(转动关节)或平动轴(移动关节)。的HomePosition
属性定义了该特定关节的主位置,它是位置限制内的一个点。使用homeConfiguration
返回机器人的主配置,它是模型中所有关节的主位置的集合。
关节还具有定义父体和子体坐标框架之间固定转换的属性。方法可以设置这些属性setFixedTransform
方法。根据您输入转换参数的方法,或者JointToParentTransform
或ChildToJointTransform
属性使用此方法设置。另一个属性设置为单位矩阵。下面的图像描述了每个属性的含义。
的
JointToParentTransform
定义子主体的关节与父主体框架的关系。当JointToParentTransform
是单位矩阵,父体与关节坐标系重合。的
ChildToJointTransform
定义子主体的关节与子主体框架的关系。当ChildToJointTransform
是一个单位矩阵,子体与关节框架重合。
请注意
实际的联合位置不是这个的一部分联合
对象。机器人模型是无状态的。在父关节和子关节框架之间有一个中间转换,它定义了关节沿运动轴的位置。这个转换在机器人配置中定义。看到机器人的配置.
机器人的配置
在完全组装机器人并定义不同身体之间的转换之后,就可以创建机器人配置了。构型通过关节名称定义机器人的所有关节位置。
使用homeConfiguration
得到HomePosition
属性,并创建主配置。
机器人构型被给出为一组结构。
配置= homeConfiguration(机器人)
config = 1×6 struct array with fields: JointName JointPosition
配置(1)
JointName: 'jnt1' JointPosition: 0
您还可以生成一个随机配置,遵守所有的关节限制使用randomConfiguration
.
当你想在图形中绘制机器人时,使用机器人配置显示
.此外,您可以使用getTransform
.
若要获得具有指定末端执行器位姿的机器人配置,请使用inverseKinematics
.该算法求解给定刚体的特定位姿所需的关节角。
另请参阅
rigidBodyTree
|inverseKinematics