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まなよどぎみ
4 years ago
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1 知能システム論 1 (12) 情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム学講座末廣尚士

2 - 自由な構造のシリアルアームを作る larm_w_hand_arm_sol.py arm6dof のうち以下の関数は関節数が 6 以上ならいくつでも使えるので larm_w_hand_arm_sol.py に移す solve() ready(), park() move() これを使って自由な構造のアームが作れる 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 2

3 - 好きに作ってみようまず関節構造のデザイン自由度関節軸座標系寸法次に形状のデザインリンク原点と形状原点の位置関係に注意注 :vpython の frame の制限? あまり自由度を多くするとvpythonの表示がおかしくなる. 11は動くが, 作業をするときにあやしくなる年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 3

4 - 7 自由度アームの例 arm7dof.py : 7 自由度アームの例 make_shape(), creat_arm() を作る ready_angle, park_angle を関節数にあわせることに注意 env_simple.py : 汎用環境読み込むアームを替えて使える年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 4

5 - 最初のおまじない 7 自由度アームの 1 の例 -*- Python -*- import new from larm_w_hand_arm_sol import * from hand import * 本当はクラスにする方がオブジェクト指向的 instanciate 7dof arm def create_arm() : hand = create_hand() arm = LinkedArm(7,hand=hand) arm.make_shape=new.instancemethod(make_shape,arm,arm. class ) arm.ready_angle=[0,pi/6,0,pi/2,0,pi/3,0] arm.park_angle=[0,0,0,0,0,0,0] arm.make_shape() return arm 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 5

6 - 例 1: 7 自由度アームの 1 hand wrist base l h =0.1 l 7 =0.05 l 6 =0.1 l 5 =.01 l 4 =0.3 l 3 =0.2 l 2 =0.3 l 1 =0.05 l b =0.1 def make_shape(self) : self.bh = 0.1 self.l1h = 0.05 self.links[0].place_joint(self.base, FRAME(xyzabc=[0,0,self.bh,0,0,0]),5) self.l2h = 0.3 self.links[1].place_joint(self.links[0], FRAME(xyzabc=[0,0, self.l1h,0,0,0]),4) self.l3h=0.2 self.links[2].place_joint(self.links[1], FRAME(xyzabc=[0,0, self.l2h,0,0,0]),5) self.l4h = 0.3 self.links[3].place_joint(self.links[2], FRAME(xyzabc=[0,0, self.l3h,0,0,0]),4) self.l5h = 0.1 self.links[4].place_joint(self.links[3], FRAME(xyzabc=[0,0, self.l4h,0,0,0]),5) self.l6h = 0.1 self.links[5].place_joint(self.links[4], FRAME(xyzabc=[0,0, self.l5h,0,0,0]),4) self.l7h = 0.05 self.links[6].place_joint(self.links[5], FRAME(xyzabc=[0,0, self.l6h,0,0,0]),5) self.wrist.affix(self.links[6],frame(xyzabc=[0,0, self.l7h,0,0,0])) 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 6

7 - 簡単な環境 (env_simple.py) from time import * from object_model_v import * from arm7dof import * def create_env() : global room, table, place_a, place_b, box, hand, up200, arm room = CoordinateObject() table_body=visual.box(color=visual.color.blue,width=0.02,length=0.7,height=1.0) table_body.pos=(0,0,-0.01) table = PartsObject(vbody=table_body) table.affix(room,frame(xyzabc=[0,0,0.5,0,0,pi/6])) place_a = CoordinateObject() place_a.affix(table,frame(xyzabc=[0.1,0,0,0,0,0])) place_b = CoordinateObject() place_b.affix(table,frame(xyzabc=[-0.1,0,0,0,0,-pi/6])) box_body=visual.box(width=0.1, length=0.05, height=0.03) box_body.pos=(0,0,0.05) box = PartsObject(vbody=box_body) box.affix(table,place_a.where(table)) up200=frame(vec=vector(0,0,0.2)) arm = create_arm() arm.base.affix(table,frame(vec=vector(-0.25,0.40,0))) arm.ready() 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 7

8 - 簡単な作業 def reset_env() : table.unfix() table.affix(room,frame(xyzabc=[0,0,0.5,0,0,pi/6])) box.unfix() box.affix(table,place_a.where(table)) arm.ready() def do_task(arm): arm.move('hand',up200,box) arm.hand.open(0.1) arm.move('hand',box) arm.hand.close(0) box.unfix() box.affix(arm.hand) arm.move(box,up200,box) arm.move(box,up200,place_b) arm.move(box,place_b) arm.hand.open(0.1) box.unfix() box.affix(table) arm.move('hand',up200,place_b) 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 8

9 - 実行例 IDLE ==== No Subprocess ==== >>> >>> do_task(arm) >>> 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 9

10 - 例 2: 7 自由度アームの 2 l h =0.1 l 6 =0.1 l 4 =0.2 l 7 =0.05 hand wrist l 5 =.01 l 3 =0.1 l 2 =0.4 base l 1 =0.05 l b = 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 10

11 - 例 2 のスケルトン def make_shape(self) : self.bh = 0.1 self.l1h = 0.05 self.links[0].place_joint(self.base, FRAME(xyzabc=[0,0,self.bh,0,0,0]),5) self.l2h = 0.4 self.links[1].place_joint(self.links[0], FRAME(xyzabc=[0,0, self.l1h,0,0,0]),4) self.l3h=0.1 self.links[2].place_joint(self.links[1], FRAME(xyzabc=[0,0, self.l2h,0,0,0]),4) self.l4l = 0.2 self.links[3].place_joint(self.links[2], FRAME(xyzabc=[0,0, self.l3h,0,0,0]),0) self.l5l = 0.1 self.links[4].place_joint(self.links[3], FRAME(xyzabc=[self.l4l, 0,0,0,0,0]),3) self.l6l = 0.1 self.links[5].place_joint(self.links[4], FRAME(xyzabc=[self.l5l,0,0, 0,0,0]),4) self.l7l = 0.05 self.links[6].place_joint(self.links[5], FRAME(xyzabc=[self.l6l,0,0, 0,0,0]),3) self.wrist.affix(self.links[6],frame(xyzabc=[self.l7l,0,0, 0,0,0])) 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 11

12 - 実行例年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 12

13 - 例 3: 11 自由度アーム n_element=5 def make_shape(self) : self.bh = 0.1 self.br = 0.05 self.base.vbody=visual.cylinder(axis=(0.0, 0.0, self.bh ), radius=self.br) self.base.vbody.frame = self.base.vframe self.l1r = 0.02 self.l1h = 0.1 self.links[0].set_vbody(visual.cylinder(axis=(0.0, 0.0, self.l1h ), radius=self.l1r)) self.links[0].place_joint(self.base, FRAME(xyzabc=[0,0,self.bh,0,0,0]),5) for ll in range(n_element) : self.links[2*ll+1].set_vbody(visual.cylinder(axis=(0.0, 0.0, self.l1h ), radius=self.l1r)) self.links[2*ll+1].place_joint(self.links[2*ll], FRAME(xyzabc=[0,0, self.l1h,0,0,0]),4) self.links[2*ll+2].set_vbody(visual.cylinder(axis=(0.0, 0.0, self.l1h ), radius=self.l1r)) self.links[2*ll+2].place_joint(self.links[2*ll+1], FRAME(xyzabc=[0,0,self.l1h,0,0,0]),5) self.wrist.set_vbody(visual.box(length=0.04,height=0.04,width=0.02,pos=(0,0,-0.01))) self.wrist.affix(self.links[2*n_element],frame(xyzabc=[0,0, self.l1h,0,0,0])) 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 13

14 - 実行例年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 14

15 15 作業プログラミング PartsObject への属性の追加 Grip オブジェクト ( 把持点情報 ): 把持点指幅アプローチ点作業作業動作のモデル化作業の分解作業の記述作業スキル 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 15

16 - grip : 把持点ハンドが持つ場所アプローチする場所を決めておく z hand x y x z y Gripオブジェクト box.grip.app_posc box.grip.width box.grip box 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 16

17 - Grip クラス Grip class Grip(CoordinateObject) : def init (self, mama, trans=none) : CoordinateObject. init (self) self.app_pos=coordinateobject() self.app_pos.affix(self,frame(xyzabc=[0,0,0.05,0,0,0])) default self.width = 0.0 if not trans : trans = FRAME() self.affix(mama,trans) 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 17

18 - PartsObject への grip の追加 PartsObject class PartsObject(CoordinateObject) : def init (self, vbody=none) : CoordinateObject. init (self) if vbody : self.set_vbody(vbody) self.grip=grip(self) c def set_vbody(self, vbody): self.vbody = vbody self.vbody.frame = self.vframe 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 18

19 作業プログラム 1(task1.py) - box の grip 作成 create_env box_body=visual.box(width=0.1, length=0.05, height=0.03) box_body.pos=(0,0,0.05) box = PartsObject(vbody=box_body) box.grip.set_trans(frame(xyzabc=[0,0,0.08,0,0,0])) box.grip.width = 0.03 box.grip.app_pos.set_trans(frame(xyzabc=[0,0,0.1,0,0,0])) box.affix(table,place_a.where(table)) 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 19

20 - pick up 作業 pick_up def pick_up(arm,obj) : up100=frame(vec=vector(0,0,0.1)) arm.move("hand",up100,obj.grip.app_pos) arm.move("hand", obj.grip.app_pos) arm.hand.open(obj.grip.width+0.01) arm.move("hand", obj.grip) arm.hand.close(obj.grip.width) obj.unfix() obj.affix(arm.hand) arm.move(obj,up100,obj) 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 20

21 - place down 作業 place_down def place_down(arm,obj,place,fix=none) : up100=frame(vec=vector(0,0,0.1)) arm.move(obj,up100,place) arm.move(obj,place) arm.hand.open(obj.grip.width+0.01) obj.unfix() if fix : obj.affix(fix) arm.move("hand", obj.grip.app_pos) arm.hand.close(0) arm.move("hand",up100,obj.grip.app_pos) 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 21

22 - pick&place 作業 do_task def do_task(arm,box,place): pick_up(arm,box) place_down(arm, box, place, place) 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 22

23 - 環境構築と表示の調整 create_env() AxesXYZ.visible_all(False) visual.scene.center=table.where().vec visual.scene.autoscale=false visual.scene.scale=(2.0,2.0,2.0) 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 23

24 - 実行例 >>> do_task(arm,box,place_b) >>> do_task(arm,box,place_a) >>> 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 24

25 作業プログラム 2(task2.py) ( 液体の移し替え作業 ) cup の作成 cup の座標は底面中心 y grip, grip.app_pos を適切に設定する 0.02 x 注ぎ口 pour を設定する app pour 0.06 grip z 0.1 x 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 25

26 - make_cup() の例 def make_cup() : cup_body=visual.frame() a=visual.cylinder(radius=0.05,axis=(0,0,0.1),color=(0.5,0.5,1.0)) b=visual.box(size=(0.04,0.02,0.06), pos=(-0.07, 0, 0.07), color=(0.5, 1.0, 0.5)) a.frame=cup_body b.frame=cup_body cup=partsobject(vbody=cup_body) cup.grip.set_trans(frame(xyzabc=[-0.07,0,0.08,0,-pi/6,0])) cup.grip.width=0.02 cup.grip.app_pos.set_trans(frame(xyzabc=[0,0,0.05,0,0,0])) cup.pour=coordinateobject() cup.pour.affix(cup,frame(xyzabc=[0,-0.05,0.1,0,0,0]),'rigid') return cup 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 26

27 - オブジェクト指向で class にする class Cup(PartsObject) : def init (self) : cup_body=visual.frame() a=visual.cylinder(radius=0.05,axis=(0,0,0.1), color=(0.5,0.5,1.0)) b=visual.box(size=(0.04,0.02,0.06), pos=(-0.07,0,0.07),color=(0.5,1.0,0.5)) a.frame=cup_body b.frame=cup_body PartsObject. init (self, vbody=cup_body) self.grip.set_trans(frame(xyzabc=[-0.07,0,0.08,0,-pi/6,0])) self.grip.width=0.02 self.grip.app_pos.set_trans(frame(xyzabc=[0,0,0.05,0,0,0])) self.pour=coordinateobject() self.pour.affix(self,frame(xyzabc=[0,-0.05,0.1,0,0,0]),'rigid') 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 27

28 - 注ぎ動作作業座標系例 : 水を注ぐ作業動作を記述するための座標系力制御や動作の座標系を作業に応じて分かりやすく表現するサーボ系の実現こっちを軸にしてはだめここを軸にして姿勢を変えたい 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 28

29 - 注ぎ動作 def pour(arm,a,b) : pour_app=frame(xyzabc=[0,0,0.15,0,0,pi]) pour_start=frame(xyzabc=[0,0,0.01,-pi/12,0,pi]) pour_end=pour_start*frame(xyzabc=[0,0,0,pi/2,0,0]) arm.move(a.pour,pour_app,b.pour) arm.move(a.pour,pour_start,b.pour) arm.move(a.pour,pour_end,b.pour) arm.move(a.pour,pour_start,b.pour) arm.move(a.pour,pour_app,b.pour) 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 29

30 - 注ぎ作業 def do_task(arm, c1, c2, place, fix=none) : pick_up(arm,c1) pour(arm,c1,c2) place_down(arm,c1,place, fix) 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 30

31 - 実行例 >>> do_task(arm, cup_a, cup_b, place_a, table) >>> 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 31

32 - 次回予告 depth カメラによる物体の位置姿勢計測 ( 最終課題 ) 2013 年度前学期電気通信大学大学院情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム論 1 32

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PowerPoint Presentation 知能システム論 1 (9) 2015.6.17 情報システム学研究科情報メディアシステム学専攻知能システム学講座末廣尚士 13. アームモデルの Python による表現理想ロボット :ArmWithHand 構造は関係なし move: 手先や持った物を動かすハンド :Hand open, close, width アームのリンクの計算 :Link set_jparam シリアルリンクアーム :LinkedArm