로보틱스를 위한 MATLAB 및 Simulink

로보틱스 관련 아이디어와 개념을 실세계 환경에서 원활하게 작동하는 자율 시스템으로 전환하십시오.

 

로보틱스 연구진과 엔지니어들은 MATLAB과 Simulink를 사용하여 하나의 소프트웨어 환경에서 알고리즘을 설계 및 조정하고 실세계 시스템을 모델링하며 자동으로 코드를 생성하는 작업을 모두 수행합니다.

MATLAB 및 Simulink 를사용하여 할 수 있는 작업은 다음과 같습니다.

  • 로봇과 MATLAB을 연결하고 사용자가 개발한 알고리즘을 사용하여 로봇을 제어합니다.
  • 하드웨어 진단 알고리즘을 개발하여 로봇 운영 체제(ROS)에 연결합니다.
  • 다양한 센서 및 액추에이터를 연결하여 제어 신호를 전송하거나 여러 유형의 데이터를 분석합니다.
  • C/C++, VHDL/Verilog, 구조화된 텍스트 및 CUDA 등 여러 언어로 작성된 마이크로컨트롤러, FPGA, PLC 및 GPU와 같은 임베디드 텍스트를 위한 코드를 자동으로 생성하여 직접 코딩할 필요가 없습니다.
  • 하드웨어 지원 패키지를 활용하여 Arduino 및 Raspberry Pi 등의 저렴한 하드웨어에 연결합니다.
  • 공유 가능 코드 및 응용 프로그램을 개발하여 설계 검토를 간소화합니다.
  • 레거시 코드로 작업하고 기존 로보틱스 시스템과 통합합니다.

로보틱스 예제 보기

MATLAB과 Simulink를 사용하여 로봇 경로 계획 및 탐색하는 복잡한 작업을 간소화합니다. 이 데모는 경로, 차량 모델 및 경로 추적 알고리즘의 3가지 구성 요소만을 사용하여 자율 로봇을 시뮬레이션하는 방법에 대해 살펴봅니다.

하드웨어 플랫폼 설계

3D 강체 기계(자동차 플랫폼 및 매니퓰레이터 등)와 액추에이터 동역학(메카트로닉 또는 유체 시스템 등)을 설계 및 분석할 수 있는 기능이 제공됩니다. URDF 파일을 Simulink로 직접 가져오거나 SolidWorks 및 Onshape 등의 CAD 소프트웨어에서 만들어진 기존 CAD 파일을 사용하여 할 수 있습니다. 마찰 등의 제약 조건을 추가하고 전기, 유압 또는 공압과 기타 구성 요소가 포함된 멀티 도메인 시스템 (2:15)(2:15)할 수 있습니다.

센서 데이터 수집

ROS를 통해 센서를 연결할 수 있습니다. 카메라, LiDAR, IMU 등의 특정 센서데이터의분석 및 시각화를 위해 MATLAB 데이터 타입으로 전환될 수 있는 ROS 메시지를 사용할 수 있습니다.

대규모 데이터 세트, 센서 보정, 소음 감소, 기하 변환, 분할 및 등록을 가져와 일괄 처리하는 등의 일반 센서 처리 워크플로를 자동화할 수 있습니다.

환경 인지

내장 MATLAB 응용 프로그램을 사용하여 물체 감지 및 추적, 움직임 예측, 3D 포인트 클라우드 처리 및 센서 융합을 대화형 방식으로 수행할 수 있습니다. 컨벌루션신경망(CNN)을 사용하는 이미지 분류, 회귀 및 특징 형상 학습을 위해 딥러닝을 사용합니다.

알고리즘을 C/C++, 고정 소수점, HDL 또는 CUDA 코드로 자동 전환합니다.

계획 수립 및 의사 결정

Simultaneous Localization and Mapping(SLAM)을 통해 LiDAR 센서 데이터를 사용하는 환경 맵을 생성할 수 있습니다.
경로 및 움직임 계획 을 위한 알고리즘을 설계하여 제약 환경을 탐색합니다. 경로 플래너를 사용하여 모든 주어진 맵에서 장애물을 회피한 경로를 계산할 수 있습니다.

불확실성이 존재하는 협업 환경에서 안전한 작동을 위한 의사 결정 알고리즘을 개발할 수 있습니다.상태 시스템을 구현하여 의사 결정에 필요한 조건 및 행동을 정의합니다.

제어 시스템 설계

알고리즘과 응용 프로그램을 사용하여 시간 및 주파수 도메인에서 복잡한 시스템의 행동을 체계적으로 분석, 설계 및 시각화할 수 있습니다.

보데 루프 형성 및 근궤적법 등을 위한 대화형 UI를기술을 사용하여 보상기 파라미터를 자동으로 튜닝할 수 있습니다. 게인 스케쥴링 컨트롤러 (Gain-scheduled controller) 를 튜닝할 수 있고 레퍼런스 추적, 외란 제거 및 안정성 여유 등의 다양한 튜닝 목표를 지정할 수 있습니다.

코드 생성 및 요구 사항 추적성은 시스템 검증과 표준규약 준수 인증을 지원합니다.

기타 플랫폼 및 대상과의 통신

CAN, EtherCAT 및 802.11 등의 여러 프로토콜을 사용하는 임베디드 대상과 통신합니다. 디지털, RF 및 기타 무선 기술을 사용하여 TCP/IP, UDP, I2C, SPI, MODBUS 및 블루투스 시리얼 프로토콜을 지원하는 하드웨어에 연결합니다.

“MATLAB과 Simulink를 사용하여 여러 툴을 오가며 작업할 필요 없이 우리는 단일 환경에서 알고리즘 개발을 제어하고 디버깅 데이터 분석을 수행할 수 있습니다. 이러한 통합 기능으로 전체 프로젝트 개발 시간과 오류 발생 가능성이 감소합니다.”

Dr. John Wen, Rensselaer Polytechnic Institute

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