当前位置: 首页 > news >正文

【Homework】【5】Learning resources for DQ Robotics in MATLAB

Lesson 5

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

代码-TwoDofPlanarRobot.m

表示一个 2 自由度平面机器人。该类包含构造函数、计算正向运动学模型的函数、计算平移雅可比矩阵的函数,以及在二维空间中绘制机器人的函数。

classdef TwoDofPlanarRobot%TwoDofPlanarRobot - 表示一个 2 自由度平面机器人类properties (Access=private)% The lengths of the two links, in metersl1l2endmethodsfunction obj = TwoDofPlanarRobot(l1, l2)% TwoDofPlanarRobot creates a 2-DoF planar robot with link lengths l1 and l2obj.l1 = l1;obj.l2 = l2;endfunction t_w_r = fkm(obj, theta1, theta2)% fkm calculates the FKM for the 2-DoF planar robot.% Input: theta1, theta2 - Joint angles in radians% Include the namespace inside the functioninclude_namespace_dq% Rotation and translation for the first linkx_w_1 = cos(theta1/2.0) + k_*sin(theta1/2.0);x_1_r1 = 1 + 0.5*E_*i_*obj.l1;x_w_r1 = x_w_1 * x_1_r1;% Rotation and translation for the second linkx_r1_r2 = cos(theta2/2.0) + k_*sin(theta2/2.0);x_r2_r = 1 + 0.5*E_*i_*obj.l2;x_w_r = x_w_r1 * x_r1_r2 * x_r2_r;% Get the translation (end-effector position)t_w_r = translation(x_w_r);endfunction Jt = translation_jacobian(obj, theta1, theta2)% Calculates the translation Jacobian of the 2-DoF planar robot.% Include the namespace inside the functioninclude_namespace_dq% Partial derivatives of the end effector positionj1 = obj.l1*(-i_*sin(theta1) + j_*cos(theta1)) + obj.l2*(-i_*sin(theta1+theta2) + j_*cos(theta1+theta2));j2 = obj.l2*(-i_*sin(theta1+theta2) + j_*cos(theta1+theta2));% Construct the Jacobian matrixJt = [vec3(j1), vec3(j2)];endfunction plot(obj, theta1, theta2)% Plot the 2-DoF planar robot in the xy-plane% Calculate the positions of each joint and the end effectorx1 = obj.l1 * cos(theta1);y1 = obj.l1 * sin(theta1);x2 = x1 + obj.l2 * cos(theta1 + theta2);y2 = y1 + obj.l2 * sin(theta1 + theta2);% Plot the linksplot([0 x1 x2], [0 y1 y2], 'r-o', 'LineWidth', 2, 'MarkerSize', 6)hold on% Mark the base with an 'o'plot(0, 0, 'ko', 'MarkerSize', 8, 'MarkerFaceColor', 'k')% Mark the end effector with an 'x'plot(x2, y2, 'bx', 'MarkerSize', 8, 'LineWidth', 2)hold offtitle('The Two DoF planar robot in the xy-plane')xlim([-obj.l1 - obj.l2, obj.l1 + obj.l2])xlabel('x [m]')ylim([-obj.l1 - obj.l2, obj.l1 + obj.l2])ylabel('y [m]')grid onendend
end

可视化

% Length
l1 = 1;
l2 = 1;% Create robot
two_dof_planar_robot = TwoDofPlanarRobot(l1,l2);% Choose theta freely
theta1 =3.55;%添加滑动条进行修改
theta2 =-4.19;%添加滑动条进行修改% Get the fkm, based on theta
t_w_r = two_dof_planar_robot.fkm(theta1,theta2)% Plot the robot in the xy-plane
two_dof_planar_robot.plot(theta1,theta2);

代码-two_dof_planar_robot_position_control.m

实现了一个 2 自由度平面机器人的任务空间位置控制,旨在让机器人的末端执行器移动到指定的目标位置 (tx, ty),直到误差达到设定的阈值为止。

clear all;
close all;% Length
l1 = 1;
l2 = 1;% Sampling time [s]
tau = 0.001; % Control threshold [m/s]
control_threshold = 0.01;% Control gain
eta = 200;% Create robot
two_dof_planar_robot = TwoDofPlanarRobot(l1,l2);% Initial joint value [rad]
theta1 = 0;
theta2 = pi/2;
theta=[theta1;theta2];% Desired task-space position
% tx [m]
tx =0;
% ty [m]
ty =2;% Compose the end effector position into a pure quaternion
td = DQ([tx ty 0]);% Position controller. The simulation ends when the 
% derivative of the error is below a threshold
time = 0;
t_error_dot = DQ(1); % Give it an initial high value
t_error = DQ(1); % Give it an initial high value
while norm(vec4(t_error_dot)) > control_threshold% Get the current translationt = two_dof_planar_robot.fkm(theta(1),theta(2));% Calculate the error and old errort_error_old = t_error;t_error = (t-td);t_error_dot = (t_error-t_error_old)/tau;% Get the translation jacobian, based on thetaJt = two_dof_planar_robot.translation_jacobian(theta(1),theta(2));% Calculate the IDKMtheta_dot = -eta*pinv(Jt)*vec3(t_error);% Move the robottheta = theta + theta_dot*tau;% Plot the robottwo_dof_planar_robot.plot(theta(1),theta(2))% Plot the desired positionhold onplot(tx,ty,'bx')hold off% [For animations only]drawnow; % [For animations only] Ask MATLAB to draw the plot nowpause(0.001) % [For animations only] Pause so that MATLAB has enough time to draw the plotend

在这里插入图片描述
DQ(1) 表示创建了一个特殊的双四元数对象,用来初始化误差和误差导数。这一初始化操作仅仅是为了确保控制循环在开始时能正确进入,不会因为初始误差太小而导致循环直接退出。

  • DQ(1)DQ Robotics 中表示一个双四元数,初始值为 1。它是单位双四元数,通常表示没有旋转或平移,即一个默认、标准的双四元数。这一数值用于初始化误差和误差导数,并不意味着其实际值很大,而是让程序有一个初始化的起点。

  • DQ Robotics 中,通过给 t_errort_error_dot 初始化为 DQ(1),可以确保循环一开始不会因为误差值太小而退出。只要在后续的计算中计算出真实的误差,循环即可继续执行。

作用总结

  • DQ(1) 的作用是初始化,不会因为值太小而导致不进入循环;
  • 代码后续将实际误差值更新为 t_errort_error_dot,从而让控制逻辑正常工作。
http://www.lryc.cn/news/484674.html

相关文章:

  • vue3中 ref和reactive的区别
  • 第十四章 Spring之假如让你来写AOP——雏形篇
  • 群控系统服务端开发模式-应用开发-前端个人资料开发
  • 动态规划技巧点
  • 深度学习之pytorch常见的学习率绘制
  • Spring Boot集成SQL Server快速入门Demo
  • 低代码牵手 AI 接口:开启智能化开发新征程
  • 【已解决】git push一直提示输入用户名及密码、fatal: Could not read from remote repository的问题
  • python语言基础-4 常用模块-4.13 其他模块
  • 微信小程序=》基础=》常见问题=》性能总结
  • JWT深度解析:Java Web中的安全传输与身份验证
  • 使用Java爬虫获取商品订单详情:从API到数据存储
  • Mybatis中批量插入foreach优化
  • Word VBA如何间隔选中多个(非连续)段落
  • Linux系统常用操作与命令指南
  • StructuredStreaming (一)
  • 由播客转向个人定制的音频频道(1)平台搭建
  • [自然语言处理] [AI]深入理解语言与情感分类:从基础到深度学习的进展
  • 【GPTs】Gif-PT:DALL·E制作创意动图与精灵动画
  • 云原生周刊:Istio 1.24.0 正式发布
  • Linux设置jar包开机启动
  • 计算机视觉和机器人技术中的下一个标记预测与视频扩散相结合
  • C语言之简单的获取命令行参数和环境变量
  • STL之vecor的使用(超详解)
  • SystemVerilog学习笔记(一):数据类型
  • Linux软件包管理与Vim编辑器使用指南
  • 每日一练 | 包过滤防火墙的工作原理
  • AR眼镜方案_AR智能眼镜阵列/衍射光波导显示方案
  • SpringBoot(十九)创建多模块Springboot项目(完整版)
  • Navicat 17 功能简介 | 单元格编辑器