Solving the FK problem of simple kinematic chains is trivial (just apply the desired joint values to all joints in the chain to obtain the position and orientation of the tip or end effector). However it is less trivial to solve the IK and FK problem for closed mechanisms. 计算串联机构(或开链机构)的运动学正解很简单,但是对于并联机构或者闭链机构(若运动链的各构件构成了首末封闭的系统,则称其为闭式运动链)来说运动学正解的计算就比较复杂。

Solving IK and FK for closed mechanisms

  In the case of an FK problem, identify the joints that you want to control (i.e. the joints that are driving the mechanism, the active joints—select the joint mode different from inverse kinematics mode). Then, identify which kinematic chain needs to be closed. Closing will be handled by loop closure constraints in the form of tip-target pairs as shown in following figure:

[Forward Kinematics solving method for closed mechanisms]

  Then, set the desired joint values for the active joints and call the inverse kinematics functionality to handle loop closure constraints. (the default main script handles all IK groups that are not marked as explicit handling). Following example shows some additional functionality that can be used to solve complicated kinematic problems:

[Inverse kinematics task]

  Most of the time there are several different ways of solving the IK or FK of a mechanism, and it is always worth considering various alternatives before implementing the most complicated one!

  参考V-REP_PRO_EDU\scenes\ik_fk_simple_examples\7-fkAndIkResolutionForParallelMechanisms.ttt中的例子,实现了闭链机构的运动学正解与逆解:

  根据这个例子我们来搭建一个平行四边形机构。构建树形层级结构:以frame作为机座,然后将运动链上的节点依次串联起来,最后将target和tip连接起来构成闭环(loop closure)。target和tip的类型设置为IK,tip-target,然后在Calculation Modules的IK选项卡中添加IK group,并将其设为显式处理(Explicit handling):

[模型结构]

[IK设置]

  给第一个关节(主动控制关节。其它关节从动但要设为IK模式,而不是passive模式)施加一个正弦规律的往复摆动,可以看出机构能跟着一起运动而不散开。添加Graph记录末端关节转角和运动链上倒数第二个关节的转角,可以看出末端关节转角为0且始终保持不变(其实这里末端的Joint并没有什么作用,因为在IK的计算下tip和target已经能重合。比如上面官方的那个例子中最后一根杆L5就没有接Joint而是直接连着tip)。

  代码如下,在设置主动关节角度后可以调用simHandleIkGroup函数来计算IK,使机构保持闭环:

if (sim_call_type==sim_childscriptcall_initialization) then

    ikGroup=simGetIkGroupHandle('ik')
tipDummy=simGetObjectHandle('tip')
motor=simGetObjectHandle('Revolute_joint0') -- set the motor joint into ik mode
simSetJointMode(motor,sim_jointmode_ik,) -- close the mechanism (if it was open)
simHandleIkGroup(ikGroup)
end if (sim_call_type==sim_childscriptcall_actuation) then -- First set the motor joint into passive mode
simSetJointMode(motor,sim_jointmode_passive,) -- Set the desired joint angle
local angle=*math.pi/*math.sin(math.pi*simGetSimulationTime())
simSetJointPosition(motor, angle) -- Compute
simHandleIkGroup(ikGroup)
end

  

  注意使用几何约束求解器GCS也能实现类似的功能,只是相比IK存在着一些差异:The geometric constraint solver is slower and less precise at solving kinematic problems, but might be easier and more intuitive to use. Moreover, it allows interacting with a mechanism in a more flexible way than the inverse kinematics calculation module.

  下面场景中可以拖拽机构上的任意杆件来直观地控制其运动。这里使用的是Geometric Constraint Solver(注意要设置好General damping参数,否则可能出现拖拽时机构不动、动的很迟缓或者约束broken的现象)

参考:

Solving IK and FK for any type of mechanism

V-rep学习笔记:机器人逆运动学解算

V-rep学习笔记:Geometric Constraint Solver(几何约束求解)

V-rep学习笔记:并联机构正逆运动学的更多相关文章

  1. V-rep学习笔记:机器人逆运动学解算

    IK groups and IK elements VREP中使用IK groups和IK elements来进行正/逆运动学计算,一个IK group可以包含一个或者多个IK elements: I ...

  2. V-rep学习笔记:机器人逆运动学数值解法(Cyclic Coordinate Descent Method)

    When performing inverse kinematics (IK) on a complicated bone chain, it can become too complex for a ...

  3. V-rep学习笔记:机器人逆运动学数值解法(Damped Least Squares / Levenberg-Marquardt Method)

    The damped least squares method is also called the Levenberg-Marquardt method. Levenberg-Marquardt算法 ...

  4. V-rep学习笔记:机器人逆运动学数值解法(The Jacobian Transpose Method)

    机器人运动学逆解的问题经常出现在动画仿真和工业机器人的轨迹规划中:We want to know how the upper joints of the hierarchy would rotate ...

  5. V-rep学习笔记:机器人逆运动学数值解法(The Pseudo Inverse Method)

    There are two ways of using the Jacobian matrix to solve kinematics. One is to use the transpose of ...

  6. python 学习笔记 10 -- 正則表達式

    零.引言 在<Dive into Python>(深入python)中,第七章介绍正則表達式,开篇非常好的引出了正則表達式,以下借用一下:我们都知道python中字符串也有比較简单的方法, ...

  7. shell脚本学习笔记 (正則表達式)

    正則表達式一般有三个部分组成,他们各自是:字符类,数量限定符,位置限定符. 规定一些特殊语法表示字符类.数 量限定符和位置关系,然后用这些特殊语法和普通字符一起表示一个模式,这就是正則表達式(Regu ...

  8. C#学习笔记---协变和逆变

    http://www.cnblogs.com/alphafly/p/4048608.html 协变是指方法能从委托的返回类型派生的一个类型. 逆变之方法获取的参数可以是委托参数类型的基类.

  9. V-rep学习笔记:Geometric Constraint Solver(几何约束求解)

    The geometric constraint solver is slower and less precise at solving kinematic problems, but might ...

随机推荐

  1. [Android Pro] 自己动手编译Android源码(超详细)

    cp from : https://www.jianshu.com/p/367f0886e62b 在Android Studio代码调试一文中,简单的介绍了代码调试的一些技巧.现在我们来谈谈andro ...

  2. [转]专访企业QQ SaaS团队,谈企业级LNMP架构设计

    FROM : http://www.csdn.net/article/2014-08-20/2821302-interview-tencent-b-qq-shuai-wang 对比IaaS和PaaS, ...

  3. OpenCV教程(46) 快速特征检测

        在计算harris特征角时候,我们要在两个方向计算梯度,计算代价有点大.在paper The article by E. Rosten and T. Drummond, Machine lea ...

  4. DevExpress ChartControl 柱状图的使用【转】

    //中心业务平台的“热门岗位信息监测”柱状图 public partial class HotJobInfo : UserControl     {         private object _o ...

  5. ajax file upload 修改

    先前 写过 JS 判断上传 文件 大小 后来发现一个问题, 就是单页面运行 js 没有问题, 但是基础呢个到项目中 有些时候 obj_img.dynsrc = file.value; 报错说没有 权限 ...

  6. 自定义View 可清除内容、设置图标、下划线的输入框 MD

    Markdown版本笔记 我的GitHub首页 我的博客 我的微信 我的邮箱 MyAndroidBlogs baiqiantao baiqiantao bqt20094 baiqiantao@sina ...

  7. bp算法中为什么会产生梯度消失?

    作者:维吉特伯链接:https://www.zhihu.com/question/49812013/answer/148825073来源:知乎著作权归作者所有.商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请 ...

  8. HMM与分词、词性标注、命名实体识别

    http://www.hankcs.com/nlp/hmm-and-segmentation-tagging-named-entity-recognition.html HMM(隐马尔可夫模型)是用来 ...

  9. google test框架与eclipse插件

    1. https://github.com/google/googletest    (google的测试框架) 2. eclipse测试框架插件 https://github.com/xgsa/cd ...

  10. 用一条sql取得第10到第20条的记录-Mssql数据库

    因为id可能不是连续的,所以不能用取得10<id<20的记录的方法. 有三种方法可以实现: 一.搜索前20条记录,指定不包括前10条 语句: select top 20 * from tb ...