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机器人动力学

本主题详细介绍了刚体机器人动力学的不同元素、特性和方程。机器人动力学是作用在机器人上的力与机器人最终的运动之间的关系。在机器人系统工具箱™中，机械手动力学信息包含在刚性小组细胞对象，指定运动学和动力学计算的刚体，附件点和惯性参数。

请注意

要使用动态对象功能，必须设置DataFormat财产的财产刚性小组细胞反对“行”或者“柱子”．这些设置分别以行或列向量的形式接受输入和返回输出，用于相关的机器人计算，如机器人配置或关节力矩。

动态属性

使用机器人动态时，使用这些属性指定机械手机器人的各个机构的信息rigidBody对象:

质量- 刚体的质量以千克为单位。
CenterOfMass-刚体的质心位置，指定为形式的矢量[x y z]．这个矢量描述了刚体质心的位置，相对于物体框架，单位为米。的centerOfMass物体函数在计算机器人的质心时使用了这些刚体属性值。
惯性- 刚体的惯性，指定为形式的向量[Ixx Iyy Izz Iyz Ixz Ixy]．矢量是相对于车身的单位是千克平方米。惯性张量是一个正定矩阵，形式为:

前三个元素惯性矢量是惯性矩，是惯性张量的对角元素。最后三个元素是惯性的乘积，它们是惯性张量的非对角元素。

有关与整个机械手机器人模型相关的信息，请指定这些信息刚性小组细胞对象属性:

重力- 机器人经历的引力加速，指定为一个[x y z]向量在m / s²．默认情况下，没有重力加速度。
DataFormat—运动学和动力学函数的输入和输出数据格式，指定为“结构”,“行”,或“柱子”．

动力学方程

机械手刚体动力学由以下方程控制:

$\frac{d}{d t} ［ \begin{matrix} 问 \\ \dot{问} \end{matrix} ］＝［ \begin{matrix} \dot{问} \\ 米 {（问）}^{- 1} （ - C （问, \dot{问} ） \dot{问} - G （问） - J {（问）}^{T} F_{E x t} + τ. ） \end{matrix} ］$

也写为:

$米（问） \ddot{问} ＝ - C （问, \dot{问} ） \dot{问} - G （问） - J {（问）}^{T} F_{E x t} + τ.$

地点:

$米（问）$ - 是基于当前机器人配置的关节空间质量矩阵。通过使用来计算该矩阵massMatrix对象的功能。
$C （问, \dot{问} ）$ - 是科里奥利术语，它们乘以 $\dot{问}$ 来计算速度乘积。用。计算速度乘积VelocityProduct.对象的功能。
$G （问）$ -是所有关节在指定重力下保持其位置所需的重力力矩和力重力．利用该方法计算重力力矩gravityTorque对象的功能。
$J （问）$ -是指定关节构型的几何雅可比矩阵。计算几何雅可比矩阵使用geometricJacobian对象的功能。
$F_{E x t}$ 为作用于刚体的外力矩阵。通过使用externalForce对象的功能。
$τ.$ -是关节力矩和力作为矢量直接作用于每个关节。
$问, \dot{问}, \ddot{问}$ -分别是关节构型、关节速度和关节加速度，作为单独的向量。对于转动关节，用弧度、弧度/秒和弧度/秒指定值²,分别。对于移动关节，用米、米/秒和米/秒表示²．

要直接计算动力学，请使用forwardDynamics对象的功能。该函数计算上述输入的指定组合的关节加速度。

要达到一系列动作，请使用inverseDynamics对象的功能。该功能计算实现指定配置，速度，加速度和外力所需的联合扭矩。

另请参阅

功能

forwardDynamics|inverseDynamics|externalForce|geometricJacobian|gravityTorque|centerOfMass|massMatrix|VelocityProduct.

对象

刚性小组细胞|关节训练统计信息|taskSpaceMotionModel|inverseKinematics