Salta el contingut

Exercici 5.5 - Universal Robots en l’espai de tasca fent servir control d’esforç

En aquest exercici controlaràs un manipulador Universal Robots fent servir una solució de cinemàtica inversa que es controla mitjançant la comanda d’esforç.

Inicia la simulació

urmodel = 'ur3e'
StartTutorialApplication('Simulation','Controller', 'Effort', 'Model',urmodel, 'Docker', false);
StartTutorialApplication('Trajectory', 'Docker', false);
StartTutorialApplication('Safety_nodes','docker',false, 'model','threelink'); %envia un parell 0 quan no s’ha enviat cap altra comanda

Recorda que pots alentir la simulació així:

SetSimulationSpeed( SpeedFactor, 'docker', false)

Carrega el robot

importa el robot Universal de la teva elecció fent servir fitxers urdf i defineix la gravetat en direcció -z.

Paràmetres

Configura els teus paràmetres com a l’Exercici 4.2.

Defineix:

  • Kp (es pot escalar durant la simulació)
  • Kd (es pot escalar durant la simulació)
  • taulim segons el teu robot

Configuracions

Prova diferents configuracions

desa-les com:

  • T_desired_1
  • T_desired_2
  • T_desired_3
  • qd_desired

Fer servir configuracions articulars i la cinemàtica directa garanteix que les transformacions resultants siguin assolibles pel robot.

$$ T_{\textrm{desired},i} \left(q_{\textrm{config},i} \right)=\textrm{forward}\textrm{kinematics}\left(q{\textrm{config},i} \right) $$

o fent servir la funció del Robotic System Toolbox com

\(T_{\textrm{desired},i}\) = getTransform(robot, config_i, "tool0", "base_link");

Tanmateix, també pots provar altres matrius de transformació. Les pots construir fent servir les funcions transl() i trotm(angle, 'axis'). 

config_example1 = [0,-pi/4,pi/2,-pi/3,pi/7,pi/5]';
T_desired_1 = getTransform(robot, config_example1, "tool0", "base_link");

config_example2 = [pi/3,-pi/4,pi/4,-pi/2,pi/9,pi/2]';
T_desired_2 = getTransform(robot, config_example2, "tool0", "base_link");

config_example3 = [pi/3,pi/3,-pi/1.5,pi/9,pi/8,0]';
T_desired_3 = getTransform(robot, config_example3, "tool0", "base_link");

Visualització

Visualitza-ho a rviz. 

StaticFrameBroadcaster(T_desired_1, 'target_1');

Transformació estàtica publicada: base_link → target_1

StaticFrameBroadcaster(T_desired_2, 'target_2');

Transformació estàtica publicada: base_link → target_2

StaticFrameBroadcaster(T_desired_3, 'target_3');

Transformació estàtica publicada: base_link → target_3

Dashboard

Al fitxer de Simulink trobaràs la secció dashboard que et permet canviar entre les configuracions, veure la sortida de parell actual i escalar les matrius Kp i Kd durant la simulació.

Selector de configuració

Marca una d’aquestes caselles per seleccionar les transformacions objectiu.

image_0.png

aquest bloc de selecció està enllaçat amb:

image_1.png

Escala Kd i Kp

Fent servir els controls lliscants pots modificar el valor de guany dels seus blocs K_scale corresponents:

image_2.png

Visualitza la trajectòria de parell

El scope del Dashboard et permet veure els parells actuals en directe durant la simulació (com un scope).

image_3.png

Tasca 1

Obre el fitxer Exercise_5_5_1.slx i configura un esquema de control que operi fent servir una matriu de transformació com a entrada.

Tasca 1.1

Per obtenir una configuració articular vàlida que satisfaci la postura desitjada, fes servir el bloc "inverse Kinematic"

image_4.png

Especifica:

  • 'robot' com a Ridgid body tree
  • 'tool0' com a EE

Entrades:

  • Transformació desitjada com a Pose
  • Configuració articular actual com a InitalGuess
  • \(\displaystyle \textrm{weights}\in {\mathbb{R}}^{6\textrm{x1}}\)

Les entrades weights són les toleràncies permeses. Defineix la tolerància a \({10}^{-3}\) per a la posició i \({10}^{-2}\) per a l’orientació.

Tasca 1.2

Fes servir un esquema de control per dinàmica inversa (com a l’Exercici 5.4) per moure l’efector final fins a la solució del bloc de cinemàtica inversa.

Tasca 2

Obre el fitxer Exercise_5_5_2.slx i configura un esquema de control que operi fent servir una matriu de transformació com a entrada.

Tasca 2.1

Idèntica a la Tasca 1.1

Tasca 1.2

Fes servir un esquema de control PID amb compensació de gravetat per arribar a la configuració articular calculada.

Ajust dels guanys

Pots seguir l’enfocament d’estimar els guanys fent servir la matriu d’inèrcia o provar de determinar experimentalment uns bons guanys.

Pots ajustar els guanys fent servir els controls lliscants verticals; a la dreta veuràs la matriu de guany resultant.

image_5.png

Per fer-los servir pots utilitzar els blocs "From":

image_6.png

Pots fer càlculs amb les matrius, per exemple, fent servir un bloc de multiplicació de matrius:

image_7.png