概述

这个示例使用KINOVA Gen3操纵器对检测到的对象进行排序并将它们放在工作台上。这个例子使用了四个工具箱中的工具:

这个例子建立在两个相关例子的关键概念上:

Stateflow图表

本例使用状态流图来调度示例中的任务。打开图表以检查内容并跟踪图表执行期间的状态转换。

编辑exampleHelperFlowChartPickPlace.sfx

图表说明了机械手如何与物体或部件相互作用。它包括基本的初始化步骤，然后是两个主要部分:

初始化机器人和环境

首先，图表创建了一个由Kinova Gen3操作器、要排序的三个部分、用于排序的架子和一个蓝色障碍物组成的环境。接下来，机器人移动到主位置。

识别零件并确定放置它们的位置

在识别阶段的第一步，必须对部件进行检测。的exampleCommandDetectParts函数直接给出对象的姿态。根据传感器或对象，用您自己的对象检测算法替换该类。

其次，必须对零件进行分类。的exampleCommandClassifyParts函数将零件分为两种类型，以确定放置它们的位置(顶部或底部货架)。同样，可以用任何分类部件的方法替换此函数。

执行取放工作流

一旦确定了部件并分配了它们的目的地，操作器必须遍历这些部件并将它们移动到适当的表中。

捡起物体

拾取阶段机器人移动到目标物体，拾取物体，并移动到安全位置，如下图所示:

的exampleCommandComputeGraspPose函数计算抓取姿势。该类为每个部分计算一个任务空间抓取位置。还定义了相对于所述对象接近和接近所述部件的中间步骤。

这个机器人用一个模拟的夹持器拿起物体。当抓手被激活时，exampleCommandActivateGripper将零件的碰撞网格添加到rigidBodyTree机器人的代表，模拟抓取它。碰撞检测包括该对象，当它附着。然后，机器人移动到一个远离其他部件的缩回位置。

放置物体

然后机器人将物体放在相应的架子上。

与选择工作流一样，放置方法和收回位置是相对于已知的期望放置位置计算的。使用exampleCommand禁用夹持器ActivateGripper，将该部件从机器人上移除。

将操作器移动到指定的姿态

大部分任务的执行包括指导机器人在不同的指定姿势之间移动。的exampleHelperPlanExecuteTrajectoryPickPlace函数定义了一个使用非线性模型预测控制器的求解器(参见非线性MPC(模型预测控制工具箱))，计算一个可行的、无碰撞的优化参考轨迹nlmpcmove(模型预测控制工具箱)而且checkCollision．在非线性模型预测控制算法(见[1])的定义中，障碍物用球体表示，以保证约束雅可比矩阵的精确逼近。辅助函数然后在计算转矩控制下模拟机械臂的运动，因为它跟踪参考轨迹使用jointSpaceMotionModel对象，并更新可视化。从状态流图via调用helper函数exampleCommandMoveToTaskConfig，它定义了正确的输入。

文中对该工作流程进行了详细的研究使用KINOVA Gen3机械手计划和执行无碰撞轨迹．该控制器用于确保无碰撞运动。对于已知路径为无障碍的简单轨迹，可以使用轨迹生成工具执行轨迹，并使用机械手运动模型进行模拟。看到使用KINOVA Gen3机械手计划和执行任务和关节空间轨迹．

状态流程图中的任务调度

本示例使用状态流程图来指导MATLAB®中的工作流。有关创建状态流程图的详细信息，请参见创建作为MATLAB对象执行的状态流程图(Stateflow)．

状态流图通过使用命令函数指导MATLAB中的任务执行。当命令执行完成时，它发送一个输入事件若要唤醒图表并继续执行任务执行的下一步，请参见执行独立图表(Stateflow)．

运行并可视化模拟

该仿真使用KINOVA Gen3机械手和Robotiq夹持器。加载机器人模型.mat文件作为rigidBodyTree对象。

负载(“exampleHelperKINOVAGen3GripperColl.mat”）;

初始化拾取和放置协调器

设置机器人初始配置。创建协调器，通过给出机器人模型、初始配置和末端执行器名称来处理机器人控制。

currentRobotJConfig = homeConfiguration(robot);coordinator = exampleHelperCoordinatorPickPlace(机器人，currentRobotJConfig，“爪”）;

为放置不同类型的对象指定主配置和两个姿态。

协调员。HomeRobotTaskConfig = trvec2tform([0.4, 0, 0.6])*axang2tform([0 1 0 pi]);协调员。PlacingPose{1} = trvec2tform([0.23 0.62 0.33])*axang2tform([0 1 0 pi]);协调员。PlacingPose{2} = trvec2tform([0.23 -0.62 0.33])*axang2tform([0 1 0 pi]);

运行并可视化模拟

将协调器连接到状态流程图。一旦启动，状态流图负责连续地检查检测对象的状态，将它们提取出来并将它们放置在正确的staging区域。

协调员。流程图= exampleHelperFlowChartPickPlace(“协调员”协调员);

使用对话框开始拾取和放置任务执行。点击是的在对话框中开始模拟。

答案= questdlg(“你想现在就开始收拾东西吗?”，.．.“开始工作”，“是的”，“不”，“不”）;开关回答情况下“是的”触发事件以启动状态流程图中的“选择和放置”coordinator.FlowChart.startPickPlace;情况下“不”%结束选择和放置coordinator.FlowChart.endPickPlace;删除(coordinator.FlowChart);删除(协调);结束

结束“选择-放置”任务

状态流图将在3次检测新对象失败后自动完成执行。若要提前结束拾取和放置任务，请取消注释并执行以下代码行或在命令窗口中按Ctrl+C。

% coordinator.FlowChart.endPickPlace;%删除(coordinator.FlowChart);%删除(协调);

观察模拟状态

在执行期间，每个时间点上的活动状态在状态流图中以蓝色突出显示。这有助于跟踪机器人在什么时候做什么。您可以通过单击子系统来查看运行状态的详细信息。

想象“拾取-放置”动作

示例使用interactiveRigidBodyTree用于机器人可视化。可视化显示了机器人在工作区域移动部件的过程。机器人会避开环境中的障碍物(蓝色圆柱体)，并根据它们的分类将物体放置在顶部或底部的架子上。机器人继续工作，直到所有部件都放置好。

参考文献

[1]舒尔曼，J.，等。“带有连续凸优化和凸碰撞检查的运动规划。”国际机器人研究杂志33.9(2014): 1251-1270。