Inertial parameters of triangle meshes - modulabs/gazebo-tutorial GitHub Wiki

Overview

정밀한 시뮬레이션 결과를 얻기 위해서는 물리적으로 그럴 듯한 inertial 파라미터가 필요하다. mass, center of mass location, moment of inertia가 정확해야 그에 맞는 물리적인 결과가 나온다.

보통은 비쥬얼한 볼륨을 그리기는 쉬워도 mass 등을 산정하기는 어렵다. 그래서 보통 캐드 프로그램에 geometry를 생성한 다음에 material의 밀도를 할당해서 그에 맞는 inertial 파라미터를 뽑아낸다. 상용 캐드 툴로는 SolidWorks 등이 있는데 그것은 이 질문을 참조하고 여기서는 무료 툴인 MeshLab을 이용해서 inertial 파라미터를 뽑아내는 방법을 알아보자.

Summary of inertial parameters

Mass

물체의 무게를 말한다. kg이 기본 단위이다.

Center of Mass

링크 pose 좌표계로부터 질량 중심까지의 거리 x, y, z vector를 뜻한다.

Moment of Inertia Matrix

관성 모멘트는 '회전 성분의 질량'이라고 설명할 수 있다. 직선 운동에서 질량이 무거울 수록 처음에는 더 움직이지 않으려고 하다가 가속도가 붙어서 움직인 후에는 멈추기 더 어려운 것처럼 관성 모멘트가 클수록 정지 상태에서 회전시키기도 어렵고 속도가 붙은 상태에서는 멈추기 어렵다. 이에 대한 자세한 설명은 다음 wikipedia를, 형상에 대한 계산 테이블은 다음 wikipedia를 참조한다.

Preparation

Installing MeshLab

MeshLab은 inertial parameter를 계산해주는 무료 툴로서 dae, stl을 지원한다. 홈페이지를 통해서 설치할 경우는 MeshLab을 참조한다. 하지만, 이 경우 잘 안 되는 경우가 있었고 LinuxHelp를 참고해서 설치하는 것이 가장 간단하다.

    $ add-apt-repository ppa:zarquon42/meshlab
    $ apt-get update
    $ apt-get install meshlab

설치가 끝나면 meshlab을 실행한다.

    $ meshlab

Computing inertia of sphere

View -> Show Layer Dialog , Filters -> Quality Measure and Computations -> Compute Geometric Measures 를 실행하려고 했지만, 해당 메뉴가 존재하지 않음;;

OnShape를 이용한 Inertial 파라미터 추출

OnShape는 무료 캐드 툴로서 웹브라우저에서 온라인으로 동작한다. 가입만 하면 저장 공간과 캐드 프로그램을 사용할 수 있다. OnShape에서 원하는 파트를 설계하고 어셈블리에서 파트를 불러온 후에 원하는 파트를 선택하면 오른쪽 하단에 저울 표시가 나타난다. 이것을 클릭하면 Inertial 파라미터가 나타난다. Reference 좌표계는 Inertial 좌표계를 기술할 기준 좌표계를 설정하는 것인데 설정하지 않으면 질량 중심에서 기술된다.

https://cad.onshape.com/help/Content/massprops-ps.htm

Onshape에서 Collada파일로 export시 .dae파일로 다운로드 된다. 또는 Online 3D Converter에서도 변환 가능하다.

URDF 또는 SDF로 옮기기

해당 결과는 urdf, sdf 에 수기로 옮긴다. 자동으로 뽑아주는 프로그램이 있으면 좋을텐데 Solidworks에서 sdf 파일을 자동으로 뽑아줄 수 있다고 한다. 추후 내용 추가..