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vhacdOptions

Opciones de resolución para V-HACD

Desde R2023b

Descripción

El objeto vhacdOptions define opciones de solver de descomposición convexa aproximada jerárquica voxelizada (V-HACD) para funciones como collisionVHACD y importrobot (Robotics System Toolbox). Para descomponer mallas cóncavas individuales en mallas convexas para verificar colisiones, use vhacdOptions con la propiedad Type establecida en "IndividualMesh". Para descomponer las mallas de un árbol de cuerpo rígido, use vhacdOptions con la propiedad Type establecida en "RigidBodyTree".

Creación

Sintaxis

OPTS = vhacdOptions

OPTS = vhacdOptions(type)

OPTS = vhacdOptions(type,Name=Value)

Descripción

OPTS = vhacdOptions crea un objeto de opciones de solver V-HACD con valores de propiedad predeterminados para descomponer mallas individuales con la función collisionVHACD .

OPTS = vhacdOptions(type) especifica el tipo de descomposición y establece la propiedad Type en type. Utilice esta sintaxis para crear opciones de solver de V-HACD con la propiedad Type establecida en "RigidBodyTree" para usar con la función importrobot (Robotics System Toolbox) .

Nota

Si establece solo la propiedad Type en la construcción del objeto, entonces las propiedades usan los valores predeterminados para el tipo de descomposición correspondiente.

OPTS = vhacdOptions(type,Name=Value) establece propiedades usando uno o más argumentos de nombre-valor.

Propiedades

Type — Tipo de descomposición

"IndividualMesh" (predeterminado) | "RigidBodyTree"

Tipo de descomposición, especificada como "IndividualMesh" o "RigidBodyTree". Para descomponer una sola malla usando la función collisionVHACD (Robotics System Toolbox) , establezca Type en "IndividualMesh". Para descomponer modelos de robots durante la importación con la función importrobot (Robotics System Toolbox) , establezca Type en "RigidBodyTree".

Los valores predeterminados de las propiedades VoxelResolution, MaxNumConvexHulls y MaxNumVerticesPerHull dependen del Type especificado.

Tipos de datos: char | string

VoxelResolution — Resolución de descomposición de vóxeles.

128000 (predeterminado) | número entero positivo | N-vector elemento de enteros positivos

Resolución de vóxel de la descomposición, especificada como un número entero positivo o un vector de elemento N de números enteros positivos. N es el número de cuerpos rígidos en el modelo de árbol de cuerpos rígidos especificado en la función importrobot (Robotics System Toolbox) . El uso de una resolución de vóxel más alta puede mejorar la precisión de la descomposición a costa de aumentar el tiempo de descomposición.

Si establece la propiedad Type en "RigidBodyTree" en la construcción del objeto, el valor predeterminado de VoxelResolution es 2000 para todos los cuerpos del árbol de cuerpos rígidos. Para establecer una resolución de vóxel para todos los cuerpos rígidos del árbol de cuerpos rígidos, especifique VoxelResolution como un entero positivo. Para especificar individualmente resoluciones de vóxeles para cada cuerpo del árbol de cuerpo rígido, especifique VoxelResolution como un vector de elementos N de enteros positivos.

MaxNumConvexHulls — Número máximo de cascos convexos

32 (predeterminado) | número entero positivo | N-vector elemento de enteros positivos

Número máximo de cascos convexos después de la descomposición, especificado como un entero positivo o un vector de elementos N de enteros positivos. N es el número de cuerpos rígidos en el modelo de árbol de cuerpos rígidos especificado en la función importrobot (Robotics System Toolbox) . Aumentar el número de cascos convexos puede mejorar la precisión de la descomposición, pero también puede dar como resultado un aumento en el número de mallas convexas producidas por la descomposición. Más mallas pueden generar resultados más precisos a costa de un mayor tiempo de verificación de colisiones.

Si establece la propiedad Type en "RigidBodyTree" en la construcción del objeto, el valor predeterminado de MaxNumConvexHulls es 8 para todos los cuerpos del árbol de cuerpos rígidos. Para establecer una resolución de vóxel para todos los cuerpos rígidos del árbol de cuerpos rígidos, especifique MaxNumConvexHulls como un entero positivo. Para especificar individualmente las resoluciones de vóxeles para cada cuerpo, especifique MaxNumConvexHulls como un vector de elementos N de enteros positivos.

MaxNumVerticesPerHull — Número máximo de vértices por envolvente convexa

128 (predeterminado) | número entero positivo | N-vector elemento de enteros positivos

Número máximo de vértices por envolvente convexa después de la descomposición, especificado como un entero positivo o un vector de elemento N de enteros positivos. N es el número de cuerpos rígidos en el modelo de árbol de cuerpos rígidos especificado en la función importrobot (Robotics System Toolbox) . Aumentar el número máximo de vértices por envolvente convexa puede mejorar la precisión de cada envolvente convexa a costa de un mayor tiempo de descomposición.

Si establece la propiedad Type en "RigidBodyTree" en la construcción del objeto, el valor predeterminado de MaxNumVerticesPerHull es 16 para todos los cuerpos del árbol de cuerpos rígidos. Para establecer una resolución de vóxel para todos los cuerpos rígidos del árbol de cuerpos rígidos, especifique MaxNumVerticesPerHull como un entero positivo. Para especificar una resolución de vóxel para cada cuerpo, especifique MaxNumVerticesPerHull como un vector de elementos N de enteros positivos.

FillMode — Modo de relleno para vóxeles interiores de malla.

"FLOOD_FILL" (predeterminado) | "RAYCAST_FILL" | "SURFACE_ONLY"

Modo de relleno para los vóxeles interiores de la malla después de la voxelización, especificado como "FLOOD_FILL", "SURFACE_ONLY" o "RAYCAST_FILL":

• "FLOOD_FILL" — El modo de relleno por inundación utiliza el algoritmo de relleno por inundación para determinar la superficie exterior de la malla. Después de determinar la superficie exterior de la malla, el solver V-HACD llena los vóxeles interiores encerrados por la superficie exterior. El modo "FLOOD_FILL" produce el resultado más preciso para mallas cerradas. Si utiliza el modo de relleno inundado para una malla abierta, el algoritmo de relleno inundado considera la superficie interior de la malla como conectada a la superficie exterior de la malla, lo que da como resultado una malla hueca. Si la malla está abierta, use el modo "RAYCAST_FILL" para obtener mejores resultados.

• "RAYCAST_FILL" : el modo de relleno Raycasting utiliza raycasting para identificar la superficie exterior de la malla y rellenar los vóxeles interiores encerrados por la superficie exterior de la malla. Utilice este modo para rellenar vóxeles interiores de mallas abiertas. Para mayor precisión, use software de modelado 3D para cerrar la malla y use el modo "FLOOD_FILL" .

• "SURFACE_ONLY" : el modo de relleno solo de superficie no rellena ningún vóxel interior en la malla. Utilice este modo para mallas que no deberían tener volumen.

Tipos de datos: char | string

SourceMesh — Tipo de malla de origen del árbol de cuerpo rígido importado para descomponer

"CollisionGeometry" (predeterminado) | "VisualGeometry"

Tipo de malla de origen del árbol de cuerpo rígido que se descompondrá cuando se utiliza la función importrobot (Robotics System Toolbox) , especificada como "CollisionGeometry" o "VisualGeometry":

• "CollisionGeometry" : descompone las geometrías de colisión del modelo de árbol de cuerpo rígido, que se utilizan para la verificación de colisiones. La descomposición de las mallas de geometría de colisión puede reducir la complejidad de las mallas y mejorar la velocidad de verificación de colisiones a costa de la precisión de la verificación de colisiones.

  Este código muestra las geometrías de colisión de un robot sin las geometrías visuales:

  robot = loadrobot("rethinkSawyer");
  show(robot,homeConfiguration(robot),Collisions="on",Visuals="off");
  axis auto

  

• "VisualGeometry" : descompone las geometrías visuales del modelo de árbol de cuerpo rígido, que representan una visualización más precisa de la apariencia del robot. La descomposición de las geometrías visuales puede mejorar la precisión de la verificación de colisiones con respecto a la proporcionada por las geometrías de colisión.

  Este código muestra las geometrías visuales de un robot sin las geometrías de colisión:

  robot = loadrobot("rethinkSawyer");
  show(robot,homeConfiguration(robot),Collisions="off",Visuals="on");
  axis auto

  

Dependencias

Para habilitar esta propiedad, debe establecer la propiedad Type en "RigidBodyTree".

Tipos de datos: char | string

Ejemplos

Reemplazar mallas rígidas de colisión de cuerpos con descomposiciones de mallas visuales

Cargue el robot Sawyer de Rethink Robotics.

robot = loadrobot("rethinkSawyer",DataFormat="row")

robot = 
  rigidBodyTree with properties:

     NumBodies: 20
        Bodies: {1x20 cell}
          Base: [1x1 rigidBody]
     BodyNames: {1x20 cell}
      BaseName: 'base'
       Gravity: [0 0 0]
    DataFormat: 'row'

Muestre el robot solo con las mallas visuales y muestre el robot solo con las mallas de colisión. Utilice una vista vertical para que la diferencia entre los brazos sea más clara.

tiledlayout(1,2)
sgtitle("Rethink Robotics Sawyer")
nexttile
show(robot,Visuals="on",Collisions="off");
title("Top Down View")
axis auto
view(90,90)
nexttile
show(robot,Visuals="off",Collisions="on");
title("Top Down View")
axis auto
view(90,90)

Tenga en cuenta que cada cuerpo del brazo está representado por una única malla convexa que no representa con precisión los límites físicos del brazo. Para lograr una verificación de colisiones más precisa, es necesario descomponer las mallas visuales del robot. El árbol de cuerpos rígidos almacena los cuerpos rígidos del brazo en índices 9 a 17.

Primero, cree opciones de solver V-HACD para descomposiciones de malla individuales con el número máximo de cascos convexos establecido en 10.

opts = vhacdOptions("IndividualMesh",MaxNumConvexHulls=10);

Luego para cada cuerpo rígido:

1. Obtenga el cuerpo rígido actual y borre la malla de colisión actual.

2. Obtenga los datos visuales correspondientes si los hay.

3. Si hay datos visuales, use collisionVHACD (Robotics System Toolbox) con las opciones de solver personalizadas para descomponer la triangulación de los datos visuales en un arreglo de mallas de colisión.

4. Agregue cada malla de colisión del arreglo de mallas de colisión al cuerpo rígido.

for bodyIdxToReplace = 9:17
    % 1. Get current body and clear collision mesh
    currBody = robot.Bodies{bodyIdxToReplace};
    clearCollision(currBody);

    % 2. Get Corresponding visual data
    vizData = getVisual(robot.Bodies{bodyIdxToReplace});

    % 3. If visual data, decompose visual data
    if ~isempty(vizData)
        collisionArray = collisionVHACD(vizData(1).Triangulation,opts);

        % 4. Add each collision mesh to the rigid body
        for j = 1:numel(collisionArray)
            addCollision(currBody,collisionArray{j});
        end
    end
end

Muestre las mallas de colisión originales del brazo del robot junto a la malla de colisión actualizada del brazo.

tiledlayout(1,2);
sgtitle("Rethink Robotics Sawyer")
nexttile
robotOriginal = loadrobot("rethinkSawyer",DataFormat="row");
show(robotOriginal,Visuals="off",Collisions="on");
title("Before Decomposition")
axis auto
view(90,90)
nexttile
show(robot,Visuals="off",Collisions="on");
title("After Decomposition")
view(90,90)
axis auto

Tenga en cuenta que en este caso las nuevas mallas de colisión representan el brazo del robot con mayor precisión.

Descomponer mallas de colisión de robots importados

Importar un robot KUKA LBR iiwa 14.

robot = importrobot("iiwa14.urdf");

Muestra el robot con las mallas de colisión predeterminadas.

t = tiledlayout(1,2);
title(t,"KUKA iiwa 14")
nexttile;
show(robot,Visuals="off",Collisions="on");
title("Default Collision Meshes");
axis auto
nexttile;
show(robot);
title("Visual Meshes");
axis auto

Importe un robot pero descomponga las mallas de colisión mediante descomposición convexa aproximada jerárquica voxelizada (V-HACD).

robotCollisionDecomp = importrobot("iiwa14.urdf",CollisionDecomposition=true);

Muestra el robot con las mallas de colisión actualizadas a partir de la descomposición.

figure
show(robotCollisionDecomp,Visuals="off",Collisions="on");
title("Decomposition of Collision Meshes");
axis auto

Por defecto, el solver V-HACD descompone las mallas de colisión del robot. Para descomponer las mallas visuales del robot, importe el robot con opciones personalizadas del solver V-HACD.

options = vhacdOptions("RigidBodyTree",SourceMesh="VisualGeometry");
robotVisualDecomp = importrobot("iiwa14.urdf",CollisionDecomposition=options);

Muestra el robot con las mallas de colisión actualizadas a partir de la descomposición.

figure
show(robotVisualDecomp,Visuals="off",Collisions="on");
title("Decomposition of Visual Meshes");
axis auto

Descomponer la malla STL no convexa en compuestos convexos

Lea un archivo STL de un vehículo terrestre para obtener una triangulación. Luego use trisurf para visualizar la malla.

meshData = stlread("groundvehicle.stl");
trisurf(meshData)
view(135,8)
axis equal

Utilice la función collisionVHACD para descomponer los datos de la malla en un arreglo de objetos collisionMesh .

collisionArray = collisionVHACD(meshData);

Muestra el arreglo de malla de colisión.

figure
showCollisionArray(collisionArray);
title(["Decomposed Ground Vehicle Mesh","Default Solver Options"])

Cree opciones de solver que especifiquen un número máximo inferior de cascos convexos y descomponga la malla nuevamente con las nuevas opciones.

opts = vhacdOptions("IndividualMesh",SourceMesh="VisualGeometry",MaxNumConvexHulls=5);
collisionArray2 = collisionVHACD(meshData,opts);

Muestra el arreglo de malla de colisión.

figure
showCollisionArray(collisionArray2);
title(["Decomposed Ground Vehicle Mesh","Fewer Convex Hulls"])

Referencias

[1] Mammou, Khaled, et al. “Voxelized Hierarchical Approximate Convex Decomposition - V-HACD Version 4.” GitHub, October 24, 2022. https://github.com/kmammou/v-hacd.

Historial de versiones

Introducido en R2023b

Consulte también

collisionVHACD | showCollisionArray | rigidBodyTree (Robotics System Toolbox)