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Bicycle Kinematic Model

자전거 기구학 모델을 사용하여 차륜 이동체의 모션 계산

R2019b 이후

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  • Bicycle Kinematic Model block

라이브러리:
Robotics System Toolbox / Mobile Robot Algorithms

설명

Bicycle Kinematic Model 블록은 단순한 차륜 이동체 동역학을 시뮬레이션하는 자전거 이동체 모델을 만듭니다. 이 모델은 두 개의 차축이 있고 두 차축 사이의 길이가 Wheel base로 정의된 이동체를 표현합니다. 앞바퀴는 조향각 psi만큼 회전할 수 있습니다. 이동체 방향 theta는 뒤 차축의 중심에서 정의됩니다.

Bicycle kinematic model diagram with x, y, theta, psi, velocity, wheel base, and turning radius labeled

예제

Simulink에서 자전거 로봇의 경로 계획하기

Simulink에서 자전거 로봇의 경로 계획하기

이 예제는 Simulink®에서 주어진 맵의 두 위치 사이에 장애물 없는 경로를 실행하는 방법을 보여줍니다. 경로는 확률적 로드맵(PRM) 계획 알고리즘(mobileRobotPRM))을 사용하여 생성됩니다. 이 경로를 탐색하기 위한 제어 명령은 Pure Pursuit 제어기 블록을 사용하여 만듭니다. 자전거 기구학 모션 모델은 이러한 명령을 기반으로 로봇 모션을 시뮬레이션합니다.

라이브 스크립트 열기

포트

입력

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이동체 속도로, 초당 미터 단위로 지정됩니다.

이동체의 조향각으로, 라디안으로 지정됩니다.

종속성

이 포트를 활성화하려면 Vehicle inputs 파라미터를 Vehicle Speed & Steering Angle로 설정해야 합니다.

이동체의 각속도로, 초당 라디안 단위로 지정됩니다. 양의 값은 이동체를 왼쪽으로 조향하고 음의 값은 이동체를 오른쪽으로 조향합니다.

종속성

이 포트를 활성화하려면 Vehicle inputs 파라미터를 Vehicle Speed & Heading Angular Velocity로 설정해야 합니다.

출력

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이동체의 현재 xy 위치와 방향으로, [x y theta] 벡터로 지정됩니다(단위: 미터 및 라디안).

이동체의 선속도와 각속도로, [xDot yDot thetaDot] 벡터로 지정됩니다(단위: 초당 미터 및 초당 라디안). 선속도와 각속도는 state 출력값의 도함수를 구하여 계산됩니다.

파라미터

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이동체에 대한 속도와 방향 입력의 유형으로, 다음 옵션 중 하나로 지정됩니다.

  • Vehicle Speed & Steering Angle — 이동체 속도(단위: 초당 미터)와 조향각(단위: 라디안)

  • Vehicle Speed & Heading Angular Velocity — 이동체 속도(단위: 초당 미터)와 방향 각속도(단위: 초당 라디안)

축간 거리는 이동체의 앞 차축과 뒤 차축 간의 거리를 나타내며, 미터 단위로 지정됩니다.

바퀴 속도 범위는 이동체의 최소 바퀴 속도와 최대 바퀴 속도 [MinSpeed MaxSpeed]를 제공하는 2개 요소 벡터로, 초당 라디안 단위로 지정됩니다.

이동체를 오른쪽 또는 왼쪽으로 조향할 수 있는 최대 크기를 나타내는 최대 조향각으로, 라디안 단위로 지정됩니다. 이 속성은 사용자가 제공한 상태 입력값의 유효성을 검사하는 데 사용됩니다.

Maximum steering angle이 pi/2로 설정되면 최소 회전 반경은 0미터가 됩니다.

이동체의 초기 x 위치와 y 위치, 방향 theta입니다.

  • 인터프리터형 실행 — MATLAB® 인터프리터를 사용하여 모델을 시뮬레이션합니다. 자세한 내용은 Simulation Modes (Simulink) 항목을 참조하십시오.

  • 코드 생성 — 생성된 C 코드를 사용하여 모델을 시뮬레이션합니다. 시뮬레이션을 처음 실행하면 Simulink®는 블록에 대한 C 코드를 생성합니다. 이 C 코드는 모델이 바뀌지 않는 한 후속 시뮬레이션에 재사용됩니다.

조정 가능: No

참고 문헌

[1] Lynch, Kevin M., and Frank C. Park. Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control 1st ed. Cambridge, MA: Cambridge University Press, 2017.

[2] Corke, Peter I. Robotics, Vision and Control: Fundamental Algorithms in MATLAB. Springer, 2011.

확장 기능

C/C++ 코드 생성
Simulink® Coder™를 사용하여 C 코드나 C++ 코드를 생성할 수 있습니다.

버전 내역

R2019b에 개발됨

참고 항목

블록

클래스

도움말 항목