Differential Drive Kinematic Model

차동 구동 기구학 모델을 사용하여 이동체 모션 계산

R2019b 이후

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라이브러리:
Robotics System Toolbox / Mobile Robot Algorithms

설명

Differential Drive Kinematic Model 블록은 단순한 이동체 동역학을 시뮬레이션하는 차동 구동 이동체 모델을 만듭니다. 이 모델은 하나의 고정된 차축이 있고 두 바퀴가 지정된 차륜 거리 Track width만큼 떨어져 있는 이동체를 나타냅니다. 왼쪽 바퀴와 오른쪽 바퀴 각각에 대해 속도 입력값 dϕL/dt과 dϕR/dt을 사용하여 각 바퀴를 독립적으로 구동할 수 있습니다. 이동체 속도와 방향은 차축의 중심으로부터 정의됩니다.

예제

Simulink에서 차동 구동 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. 차동 구동 기구학 모션 모델은 이러한 명령을 기반으로 로봇 모션을 시뮬레이션합니다.

라이브 스크립트 열기

포트

입력

dϕ_L/dt — 왼쪽 바퀴 속도

숫자형 스칼라

이동체의 왼쪽 바퀴 속도로, 초당 라디안 단위로 지정됩니다.

종속성

이 포트를 활성화하려면 Vehicle inputs 파라미터를 Wheel Speeds로 설정해야 합니다.

dϕ_R/dt — 오른쪽 바퀴 속도

숫자형 스칼라

이동체의 오른쪽 바퀴 속도로, 초당 라디안 단위로 지정됩니다.

종속성

이 포트를 활성화하려면 Vehicle inputs 파라미터를 Wheel Speeds로 설정해야 합니다.

v — 이동체 속도

숫자형 스칼라

이동체 속도로, 초당 미터 단위로 지정됩니다.

종속성

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

ɷ — 이동체의 각속도

숫자형 스칼라

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

state — 이동체의 자세

요소를 3개 가진 벡터

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

stateDot — state 출력값의 도함수

요소를 3개 가진 벡터

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

파라미터

이동체 입력값 — 이동체에 대한 속도와 방향 입력의 유형

바퀴 속도 (디폴트 값) | 이동체 속도와 방향 각속도

모델 입력 명령의 형식

• Wheel Speeds — 두 바퀴의 각속도(단위: 초당 라디안).

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

바퀴 반경 — 이동체의 바퀴 반경

0.05 (디폴트 값) | 양의 숫자형 스칼라

이동체의 바퀴 반경으로, 미터 단위로 지정됩니다.

바퀴 속도 범위 — 이동체의 최소 속도와 최대 속도

[-Inf Inf] (디폴트 값) | 요소를 2개 가진 벡터

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

차륜 거리 — 이동체의 바퀴에서 바퀴까지의 차륜 거리

0.2 (디폴트 값) | 숫자형 스칼라

왼쪽 바퀴에서 오른쪽 바퀴까지의 차륜 거리로, 미터 단위로 지정됩니다.

초기 상태 — 이동체의 초기 자세

[0;0;0] (디폴트 값) | 요소를 3개 가진 벡터

이동체의 초기 xy 위치와 방향 θ입니다.

다음을 사용하여 시뮬레이션 — 실행할 시뮬레이션 유형

인터프리터형 실행 (디폴트 값) | 코드 생성

• 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.

확장 기능

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

버전 내역

R2019b에 개발됨

참고 항목

블록

• Ackermann Kinematic Model | Bicycle Kinematic Model | Unicycle Kinematic Model

클래스

• differentialDriveKinematics

도움말 항목

• Control Differential Drive Robot in Gazebo with Simulink