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図解ロボット技術入門シリーズ ロボットモデリング ―MATLABによるシミュレーションと開発―

図解ロボット技術入門シリーズ ロボットモデリング ―MATLABによるシミュレーションと開発―

  • 著者小林 一行
  • 定価2,750円 (本体2,500円+税)
  • 判型A5
  • 248頁
  • ISBN978-4-274-20431-9
  • 発売日2007/07/21
  • 発行元オーム社

MATLAB、Simulinkを用いたロボットのシミュレーションと開発が図解でイチから学べる!

実際のロボットづくりを念頭に置いて、図解でわかりやすく解説するシリーズの一巻。
 本書は、MATLAB、Simulinkの基本的な使い方を解説し、ロボットアーム、移動ロボットのシミュレーション例をあげながら、ロボット動作のシミュレーションとその開発についてわかりやすく解説する。
1章 ロボットシミュレーションとMATLAB
 1・1 MATLABとは
 1・2 MATLABが果たす役割
2章 ロボットプログラミング言語としてのMATLAB
 2・1 MATLABの特長
 2・2 MATLABでのプログラミング
 2・3 MATLABによるプログラミング基礎
 2・4 MATLABで使う特別な記号の意味
 〔1〕 コロン演算子
 〔2〕 コロン演算子の応用例
 〔3〕 シングルクォーテーション
 〔4〕 バックスラッシュ演算子
 〔5〕 コマンドプロンプトからの実行例
3章 ロボットプログラミング言語としてのSimulink
 3・1 Simulinkの特長
 3・2 Simulinkでの初期設定
 3・3 ブロック線図を描く
 3・4 Mux/Demuxブロック
 3・5 コンフィグレーションパラメータ
 3・6 To Workspace/From Workspace
4章 ビジュアライゼーションのための座標表現
 4・1 MATLABと座標系
 4・2 軸の定義の違い
 〔1〕 plot関数
 〔2〕 plot3関数
 4・3 データビジュアライゼーション補助として使う関数
 〔1〕 axis関数
 〔2〕 view関数
 〔3〕 xlim,ylim,zlim関数
 〔4〕 hold関数
 〔5〕 subplot関数
 〔6〕 title関数,xlabel,ylabel,zlabel関数
 〔7〕 shgコマンド
 〔8〕 close関数
 〔9〕 figure関数
 〔10〕 legend関数
 〔11〕 uicontrol関数
 〔12〕 ginput関数
5章 移動ロボットにおける座標変換
 5・1 座標変換と回転行列
 〔1〕 回転行列
 〔2〕 回転行列の応用(ginput関数を使ったインタラクティブスクリプト例)
 〔3〕 同次変換行列による座標表現
 5・2 車輪型移動ロボットのシミュレーションプログラミング
 〔1〕 デットレコニング法による移動ロボットシミュレーション
 〔2〕 移動ロボットのための目標軌跡の生成
 〔3〕 3次曲線による移動軌跡の生成
 〔4〕 ステアリング角の計算①(簡易微分法)
 〔5〕 ステアリング角の計算②(地点追従法)
 〔6〕 移動ロボットのためのマップの作成
 〔7〕 マップと移動ロボットとの関係
 〔8〕 マップと移動ロボットの統合
 〔9〕 自動走行シミュレーション
 〔10〕 投影変換
 〔11〕 移動ロボットへのラインカメラの実装
 〔12〕 x軸の表示範囲制限
 5・3 Simulinkによる移動ロボットの実装
 〔1〕 Simulinkによる移動ロボットシミュレータの概要
 〔2〕 Scenery Simulatorブロックの作成
 〔3〕 Scenery Simulatorブロック
 〔4〕 Drive Sceneryブロック
 〔5〕 コンフィグレーションパラメータの設定
 〔6〕 Driver Modelブロック
 〔7〕 Vehicle Dyanamicsブロック
6章 ロボットアームのシミュレーション
 6・1 座標変換と同次変換行列
 6・2 回転行列,同次変換行列を用いた,ロボットアームの絶対座標表現
 6・3 同次変換行列による2次元2軸シリアルリンクのシミュレーション
 6・4 各関節における速度 同次変換行列と回転行列
 6・5 座標系間の力の関係
 〔1〕 仮想仕事の原理
 〔2〕 トルクと力の関係のビジュアライゼーション
 6・6 2次元モデルのラグランジュの運動方程式
 6・7 運動方程式の簡易シミュレーション
7章 3次元空間における座標表現
 7・1 3次元空間における図形表示
 〔1〕 立方体の表示
 〔2〕 Nanによる表示テクニック
 7・2 3次元座標空間の回転
 〔1〕 スライダーによる3次元図形の回転
 〔2〕 任意軸周りでの回転
 7・3 並進運動実装のための同次変換行列
 〔1〕 同次変換行列を使った3次元ロボットアームシミュレーション
 〔2〕 同次変換行列からのパラメータ抽出
 7・4 fminsearch関数を使った逆運動学の計算
 〔1〕 位置,姿勢を指定して関節角度を求める場合
 〔2〕 移動軌跡を指定し角度を求める場合
 7・5 3次元空間でのロボットアームにおけるラグランジュ方程式
 7・6 多関節のロボットアームのセル配列・構造体による拡張
 〔1〕セル配列を使った多関節の表現
 〔2〕構造体を使った多関節の表現
 〔3〕リンク構造体による多関節の記述
 〔4〕枝分かれリンクに対応したリンク番号の出力関数
 〔5〕リンク構造体に入力するリンク情報
 〔6〕構造体による多関節のロボットアーム
 〔7〕各関節における速度・加速度の計算
 7・7 SimMechamnicsによるモデル作成とその検証
 〔1〕 SimMechanics ブロックと同次変換行列との対応
 〔2〕 SimMechanicsによる2自由度ロボットアームの実装
 〔3〕 SimMechamicsとMATLABによる絶対位置,速度・加速度の計算チェック
 7・8 リンク構造体の応用
 〔1〕 枝分かれリンクへの対応①(手を模擬したリンク構造の場合)
 〔2〕 枝分かれリンクへの対応②(24つのリンクからなるリンク構造の場合)
 〔3〕 arm構造体へのワイヤーフレーム属性の追加