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Matlab碰撞检测的实现URDF文件的制作机械手STL文件添加夹爪
一.Matlab碰撞检测的实现
首先上代码
%% 检测在结构环境中机器人是否与物体之间发生碰撞情况#xff0c;如何避免#xff1f;
% https://www.mathworks.com/help/robotics/ug/che…本文包含三个部分
Matlab碰撞检测的实现URDF文件的制作机械手STL文件添加夹爪
一.Matlab碰撞检测的实现
首先上代码
%% 检测在结构环境中机器人是否与物体之间发生碰撞情况如何避免
% https://www.mathworks.com/help/robotics/ug/check-for-environmental-collisions-with-manipulators.html
%% 构建环境
% Create two platforms
clc
clear
platform1 collisionBox(0.5,0.5,0.25);
platform1.Pose trvec2tform([-1 0 0.2]);
worldCollisionArray {platform1};
%% 创建figure对象显示环境可以直接用exampleHelperVisualizeCollisionEnvironment(worldCollisionArray);
axgca;
% 显示桌子1并上色
[~, patchObj]show(platform1,Parent, ax);
patchObj.FaceColor [1 0.6 0.9];
axis([-0.8,1,-0.8,1.2,0,1.4])%调整图框范围
view(141,22)%调节视角
hold on
%% 添加机器人模型可更改为DH方向构建。
robotimportrobot(E:\3D\3D抓取\yaskawaGP12\urdf\yaskawaGP12.urdf);
robot.Gravity[0 0 -9.81];
robot.DataFormatcolumn;
%robot loadrobot(kinovaGen3,DataFormat,column,Gravity,[0 0 -9.81]);
show(robot,homeConfiguration(robot),Parent,ax, Frames,off);startConfig[3;1;0.8;0;0;pi];%关结空间
endConfig[3;1;0.2;0;0;pi];
endEffectorlink6;
%% 使用梯形速度规划从起点到终点的轨迹【关节空间】
q trapveltraj([startConfig,endConfig],60,EndTime,2);hold on
axis([-1.8,1,-1.8,1.2,0,2.2])%调整图框范围
view(141,22)%调节视角
axis on
hold on
title(机器人根据起点和终点位姿直接梯形速度的运动)
for i 1:2:length(q)show(robot,q(:,i),PreservePlot,false);%false 不留下重影poseNow getTransform(robot, q(:,i), endEffector);%正运动学plot3(poseNow(1,4), poseNow(2,4), poseNow(3,4),b.,MarkerSize,5)drawnow
end%%
% 初始化输出
inCollision false(length(q),1); % zeros(length(q),1)
isConfigInCollisionfalse(length(q),1);
worldCollisionPairIdx cell(length(q),1); % 元胞数组保存与环境碰撞的部件和关节配置的索引
for i 1:length(q)isConfigInCollision(i) checkCollision(robot,q(:,i),Exhaustiveon);[inCollision(i),sepDist] checkCollision(robot,q(:,i),worldCollisionArray,IgnoreSelfCollision,on,Exhaustive,on);% sepDist为输出是机器人身体与世界碰撞对象之间的距离---存储为矩阵[bodyIdx,worldCollisionObjIdx] find(isnan(sepDist)); % 找到碰撞的部件。距离是空NaN则发生碰撞worldCollidingPairs [bodyIdx,worldCollisionObjIdx]; worldCollisionPairIdx{i} worldCollidingPairs; %机器人部件索引第一列环境物体索引第二列
end
isSelfCollision any(isConfigInCollision);
isTrajectoryInCollision any(inCollision);
%% 检测到碰撞并可视化构型第一个和最后一个检测到的碰撞
collidingIdx1 find(inCollision,1);%第一个构型索引19
if(collidingIdx1)%collidingIdx2 find(inCollision,1,last);%最后一个构型索引172% Identify the colliding rigid bodies.找到机器人中的碰撞部分collidingBodies1 worldCollisionPairIdx{collidingIdx1}*[1 0];%取碰撞的机器人部件第一列的矩阵乘以[1,0]%具体看矩阵维度% collidingBodies2 worldCollisionPairIdx{collidingIdx2}*[1 0];% Identify the colliding world bodies.找到环境中的碰撞部分collidingworld1 worldCollisionPairIdx{collidingIdx1}*[0 1];%取碰撞的机器人部件第一列的矩阵乘以[1,0]%具体看矩阵维度% collidingworld2 worldCollisionPairIdx{collidingIdx2}*[0 1];%% 显示环境并将碰撞进行可视化exampleHelperHighlightCollisionBodies(robot,collidingBodies1 1,ax);% hold on[~, patchObj]show(worldCollisionArray{collidingworld1(1)},Parent,ax);patchObj.FaceColor [1 0.8 0];title(发生碰撞的部分构型显示,Color, r)
elsetitle(未发生碰撞,Color, g)
end代码中首先创建platform1箱体、robot机器手模型后根据起点、终点规划轨迹再图像化显示然后进入正题判断碰撞碰撞分自碰撞与外部碰撞
此功能需要安装Robotics System Toolbox下载路径Robotics Toolbox - Peter Corke
下载后双击安装即可。
上面代码的urdf文件可以使用C:\Program Files\MATLAB\R2022a\toolbox\robotics\robotmanip\robotModels\roboturdf内的替代
注意loadrobot函数加载的模型文件与importrobot不同后者需要URDF文件。
此部分可参考博客Robotics System Toolbox中的机器人运动6-碰撞检测-CSDN博客
二.URDF文件制作
此处第一次接触较艰难
参考博客特别章节-0.1 SolidWorks导出机械臂的URDF模型各个关节坐标系设置_sw2urdf导入模型如何正确设置坐标系-CSDN博客
Solidworks_to_URDF导出教程 - 知乎
还有SW的安装SolidWorks 2022 SP5.0 软件下载安装教程XL
SW还需要安装转URDF插件sw_urdf_exporter - ROS Wiki下载后安装即可
补充
注意图中每一处的选择JointName内的名称不能与link1相同JointType内需要选择对应部件还有机械手是关节型的link应一级一级展开
然后正常导出即可。 三.机械手STL文件添加夹爪
思路是把导出URDF里的STL文件link6加上夹爪就好碰撞检测时就可以带夹爪判断了。
修改STL文件废了些时间实际完全可以用Matlab写一个程序实现
目前用的时Meshlab软件修改在文件-导入网格打开对应文件。 右侧部件鼠标右击出现菜单对部件的平移旋转等需要用矩阵操作做这个的应该都了解矩阵 这就是操作界面修改数值然后右下角Apply注意前三个数值单位是米 注意机械手上的link6部件不能动动了其与机械手相对位置就不同了
这样机械手抓取碰撞检测就完成了后面还有Matlab导出DLL在C#语言调用的部分问题不大有一个Matlab函数返回多个参数需要在函数第一个参数设置返回数量超过1则返回MWArray[]
RobotCollision matlab new RobotCollision();
MWArray robot;
public Form1()
{InitializeComponent();robot matlab.MyLoadRobot(E:\3D\3D抓取\yaskawaGP12\urdf\yaskawaGP12.urdf);
}private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{double z double.Parse(textBox2.Text);MWArray boxSize (MWNumericArray)new double[] { 0.5, 0.5, 0.25 };MWArray boxPose (MWNumericArray)new double[] { -1, 0, 0.2 };MWArray box matlab.GetBox(boxSize, boxPose);MWArray robotPose new MWNumericArray(6, 2, new double[] { 3, 3, 1, 1, 0.8, z, 0, 0, 0, 0, Math.PI, Math.PI });MWArray result matlab.RobotCollisionCheck(robot, box, robotPose);textBox1.Text result.ToString();
}
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