rigidBody

Crear un cuerpo rígido

Descripción

El objeto rigidBody representa un cuerpo rígido. Un cuerpo rígido es un componente básico de todo manipulador robótico con estructura de árbol. Cada rigidBody tiene un objeto rigidBodyJoint acoplado que define cómo puede moverse el cuerpo rígido. Los cuerpos rígidos se ensamblan en un modelo de robot con estructura de árbol mediante rigidBodyTree.

Establezca un objeto de articulación en la propiedad Joint antes de llamar a addBody para añadir el cuerpo rígido al modelo de robot. Si un cuerpo rígido es un árbol de cuerpo rígido, no puede modificar directamente sus propiedades porque se alterarán las relaciones entre los cuerpos. Utilice replaceJoint para modificar toda la estructura de árbol.

Creación

Sintaxis

body = rigidBody(name)

body = rigidBody(name,"MaxNumCollisions",N)

Descripción

body = rigidBody(name) crea un cuerpo rígido con el nombre especificado. De forma predeterminada, el cuerpo tiene una articulación fija.

body = rigidBody(name,"MaxNumCollisions",N) especifica un límite superior para el número de geometrías de colisión que se pueden añadir al cuerpo rígido en el código generado.

Argumentos de entrada

name — Nombre del cuerpo rígido

escalar de cadena | vector de caracteres

Nombre del cuerpo rígido, especificado como un escalar de cadena o un vector de caracteres. Este nombre debe ser exclusivo para el cuerpo de modo que pueda accederse a él en un objeto rigidBodyTree.

Propiedades

Name — Nombre del cuerpo rígido

escalar de cadena | vector de caracteres

Nombre del cuerpo rígido, especificado como un escalar de cadena o un vector de caracteres. Este nombre debe ser exclusivo en el cuerpo para que pueda encontrarse en un objeto rigidBodyTree.

Tipos de datos: char | string

Joint — objeto rigidBodyJoint

identificador

Objeto rigidBodyJoint, especificado como un identificador. De forma predeterminada, la articulación es de tipo 'fixed'.

Mass — Masa del cuerpo rígido

1 kg (predeterminado) | escalar numérico

Masa del cuerpo rígido, especificada como un escalar numérico en kilogramos.

CenterOfMass — Posición del centro de masa del cuerpo rígido

[0 0 0] m (predeterminado) | vector [x y z]

Posición del centro de masa del cuerpo rígido, especificado como un vector [x y z]. El vector describe la ubicación del centro de masa respecto a la estructura del cuerpo en metros.

Inertia — Inercia del cuerpo rígido

[1 1 1 0 0 0] kg•m² (predeterminado) | vector [Ixx Iyy Izz Iyz Ixz Ixy]

Inercia del cuerpo rígido, especificada como un vector [Ixx Iyy Izz Iyz Ixz Ixy] respecto a la estructura del cuerpo en kilogramos por metro cuadrado. Los primeros tres elementos del vector son los elementos diagonales del tensor de inercia. Los últimos tres elementos son los elementos fuera de la diagonal del tensor de inercia. El tensor de inercia es una matriz simétrica semidefinida:

Parent — Elemento principal del cuerpo rígido

Identificador de objeto rigidBody

Elemento principal del cuerpo rígido, especificado como un identificador de objeto rigidBody. La articulación del cuerpo rígido define cómo puede moverse este cuerpo respecto al elemento principal. Esta propiedad está vacía hasta que el cuerpo rígido se añade a un modelo de robot rigidBodyTree.

Children — Elementos secundarios de cuerpo rígido

arreglo de celdas de identificadores de objeto rigidBody

Elementos secundarios de cuerpo rígido, especificados como un arreglo de celdas de identificadores de objeto rigidBody. Estos elementos secundarios de cuerpo rígido están todos acoplados a este objeto de cuerpo rígido. Esta propiedad está vacía hasta que el cuerpo rígido se añade a un modelo de robot rigidBodyTree y se añade al menos otro cuerpo al árbol con este cuerpo como elemento principal.

Visuals — Geometrías visuales

arreglo de celdas de escalares de cadena | arreglo de celdas de vectores de caracteres

Geometrías visuales, especificadas como un arreglo de celdas de escalares de cadena o vectores de caracteres. Cada vector de caracteres describe un tipo y un origen de una geometría visual. Por ejemplo, si se acopla un archivo de malla link_0.stl al cuerpo rígido, la visual será Mesh:link_0.stl. Las geometrías visuales se añaden al cuerpo rígido mediante addVisual.

Collisions — Geometrías de colisión

arreglo de celdas de vectores de caracteres

Geometrías de colisión, especificadas como un arreglo de celdas de vectores de caracteres. Cada vector de caracteres describe el tipo de objeto de colisión y los parámetros relevantes de la geometría de colisión. Para modificar las geometrías de colisión de un cuerpo rígido, utilice las funciones addCollision y clearCollision.

Funciones del objeto

copy	Create a deep copy of rigid body
addCollision	Añada una geometría de colisión a un cuerpo rígido
addVisual	Añadir datos de geometrías visuales a un cuerpo rígido
clearCollision	Eliminar todas las geometrías de colisión asociadas
clearVisual	Eliminar todas las geometrías visuales
getVisual	Get visual geometries of the rigid body

Ejemplos

Acoplar un cuerpo rígido y una articulación a un árbol de cuerpo rígido

Añada un cuerpo rígido y la correspondiente articulación a un árbol de cuerpo rígido. Cada objeto rigidBody contiene un objeto rigidBodyJoint y debe añadirse a rigidBodyTree mediante addBody.

Cree un árbol de cuerpo rígido.

rbtree = rigidBodyTree;

Cree un cuerpo rígido con un nombre único.

body1 = rigidBody('b1');

Cree una articulación rotativa. De forma predeterminada, el objeto rigidBody tiene una articulación fija. Sustituya la articulación asignando un objeto rigidBodyJoint nuevo a la propiedad body1.Joint.

jnt1 = rigidBodyJoint('jnt1','revolute');
body1.Joint = jnt1;

Añada el cuerpo rígido al árbol. Especifique el nombre del cuerpo al que está acoplando el cuerpo rígido. Como se trata del primer cuerpo, utilice el nombre base del árbol.

basename = rbtree.BaseName;
addBody(rbtree,body1,basename)

Utilice showdetails en el árbol para confirmar que el cuerpo rígido y la articulación se han añadido correctamente.

showdetails(rbtree)

--------------------
Robot: (1 bodies)

 Idx    Body Name   Joint Name   Joint Type    Parent Name(Idx)   Children Name(s)
 ---    ---------   ----------   ----------    ----------------   ----------------
   1           b1         jnt1     revolute             base(0)   
--------------------

Construir un manipulador robótico utilizando parámetros Denavit-Hartenberg

Utilice los parámetros Denavit-Hartenberg (DH) del robot Puma560® para construir un robot. Los cuerpos rígidos se añaden de uno en uno con la transformación de elemento primario en secundario especificada por el objeto de articulación.

Los parámetros DH definen la geometría del robot en términos de cómo se acopla cada cuerpo rígido a su elemento principal. Para mayor facilidad, configure los parámetros del robot Puma560 en una matriz[1]. El robot Puma es un manipulador de cadena en serie. Los parámetros DH son relativos a la fila anterior de la matriz, correspondiente al acoplamiento de la articulación anterior.

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];

Cree un objeto de árbol de cuerpo rígido para construir el robot.

robot = rigidBodyTree;

Cree el primer cuerpo rígido y añádalo al robot. Para añadir un cuerpo rígido:

1. Cree un objeto rigidBody y asígnele un nombre único.

2. Cree un objeto rigidBodyJoint y asígnele un nombre único.

3. Utilice setFixedTransform para especificar la transformación de cuerpo a cuerpo con parámetros DH. El último elemento de los parámetros DH, theta, se ignora porque el ángulo depende de la posición de articulación.

4. Llame a addBody para acoplar la primera articulación del cuerpo al marco base del robot.

body1 = rigidBody('body1');
jnt1 = rigidBodyJoint('jnt1','revolute');

setFixedTransform(jnt1,dhparams(1,:),'dh');
body1.Joint = jnt1;

addBody(robot,body1,'base')

Cree y añada otros cuerpos rígidos al robot. Especifique el nombre del cuerpo anterior llamando a addBody para acoplarlo. Cada transformada fijada es relativa al marco de coordenadas de la articulación anterior.

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')

Verifique que el robot se ha construido correctamente con la función showdetails o show. showdetails enumera todos los cuerpos en la ventana de comandos de MATLAB®. show muestra el robot con una determinada configuración (de forma predeterminada, la inicial). Las llamadas a axis modifican los límites de eje y ocultan las etiquetas de eje.

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

Referencias

[1] Corke, P. I. y 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, págs. 1608–13. DOI.org (Crossref), doi:10.1109/ROBOT.1994.351360.

Referencias

[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.

Capacidades ampliadas

Generación de código C/C++

Genere código C y C++ mediante MATLAB® Coder™.

Indicaciones y limitaciones de uso:

Para añadir más geometrías de colisión al objeto rigidBody en el código generado, primero debe crear el objeto rigidBody usando la sintaxis que especifica MaxNumCollisions como límite superior para añadir geometrías de colisión al cuerpo rígido. De forma predeterminada, MaxNumCollisions se establece en 0 durante la generación de código y si se añaden geometrías de colisión al cuerpo rígido usando la función addCollision, se generará un error.

Para reducir el uso de datos, restrinja el límite superior a un número aproximado al número de geometrías de colisión previsto del cuerpo rígido.

Para la ejecución interpretada de MATLAB^®, el argumento MaxNumCollisions no tiene efecto.

Historial de versiones

Introducido en R2016b

R2019b: Se ha modificado el nombre de rigidBody

Se ha modificado el nombre del objeto robotics.RigidBody; el nuevo nombre es rigidBody. Utilice rigidBody para crear todos los objetos.

Consulte también

rigidBodyJoint | rigidBodyTree | addBody | replaceJoint | addCollision | addVisual | getVisual | clearCollision | clearVisual

Temas

• Construir un robot paso a paso
• Modelo de robot de árbol de cuerpo rígido