首先,介绍如何搭建一个如图所示的小车,并实现前进和转向运动。
小车(BubbleRob)建模
- 建立小车各个部件
小车主要部件为:球形车身、两个圆柱车轮、一个万向轮 (1) 车身: a) Menu bar → Add→ Primitive shape → Sphere,设置球的半径为0.2,点击ok,可以看到场景中出现一个球;双击层次结构(Scene hierarchy)中球体的名称sphere输入bubbleRob并按Enter键,可以更改球体的名字为bubbleRob; b) 然后,双击层次结构(Scene hierarchy)中球体的图标(物体特性设置),选择Common,将Collidable, Measurable 和 Detectable 三个特性添加对勾,这样球体就可以被其它计算模块使用,例如距离计算等; c)移动车身位置:选中bubbleRob,点击平移按钮,选择Position,设置球心相对于世界坐标系的位置,使球体沿着世界坐标系z轴平移0.02。 (2) 车轮:按照建立车身的相同方式 a) 添加圆柱体 add→primitive shape→Cylinder,大小设置为(0.08,0.08,0.02),将其命名为leftWheel; b) 将其属性Collidable, Measurable 和 Detectable 三个特性添加对勾; c) 调整圆柱体的绝对位置为(0.05,0.1,0.04)和绝对方向为(-90,0,0)。 d) 复制粘贴这一圆柱体 键盘Ctrl+C,Ctrl+V,并设置新的圆柱体绝对位置为(0.05,-0.1,0.04),将其命名为rightWheel。 (3) 万向轮: 这里将万向轮简化为一个无摩擦的球体 a) Add → Primitive shape → Sphere,设置球的半径为0.05,并修改名称为slider; b) 将其属性Collidable, Measurable 和 Detectable 三个特性添加对勾; c) 将其位置设为(-0.07,0,0.025); d) 设置万向轮的动力学特性为noFractionMaterial。 - 各个部件之间的约束关系
这样小车的组成部件都有了,点击运行仿真,可以发现各个部件都散开运动。所以需要通过关节或者力传感器将各个部件连接起来。这和我们真实环境中的车一样,都要包括部件和连接部件的关节。 (1) 添加关节:左轮和右轮都可以旋转运动,添加旋转关节;万向轮通过力传感器连接到车身上。 a) add→Joint→Revolute添加旋转关节,将其命名为leftMotor; b) 选中leftMotor,然后按键盘Ctrl,再选中leftWheel,点击平移按钮,点击Apply to Selection,这样就将关节质心平移到左轮质心处;然后点击旋转按钮,点击Apply to Selection,这样就将关节质心平移到左轮质心处; c) 用鼠标拖动层次结构中 leftWheel 移动到 leftMotor 上,将关节和轮子连接起来; d) 双击层次结构中leftMotor关节前边图标,选择show dynamic properties dialog,将Motor enabled和 Lock motor when target velocity is zero 添加对勾,这样这个关节就可以驱动; e) 按照同样的方式添加右关节; f) 点击 add→Force sensor添加力传感器,修改其名称为connection,设置其位置为(-0.07,0,0.05); g) 用鼠标拖动层次结构中slider 移动到 connection 上;将connection拖动到bubbleRob上,这样就将万向轮和车身连接起来;将leftMotor和rightMotor分别拖动到bubbleRob上,将车轮和车身也连接起来,这样车子就建好了。 - 前进和转向
(1) 点击运行仿真,可以看到车子轻微运动,即使车轮是锁着的,尝试不同的求解器可以看到运动状态不同; (2) 分别点击leftMotor和rightMotor的show dynamic properties dialog,将Target velocity 设置为50,运行仿真可以看到车子朝前运动; (3) 将leftMotor的Target velocity 设置为50,rightMotor的Target velocity 设置为0,可以看到车子转动。 - Graph显示运动轨迹
(1) 点击 add→Graph,添加图像窗口,设置其位置为(0,0,0.005); (2) 4.2版本图像窗口无法直接编辑,依次打开文件C:\Program Files\CoppeliaRobotics\CoppeliaSimEdu\system,打开usrset.txt文件,查找showOldDlgs,将其改为true,保存,然后重新打开文件,就和之前的版本一样了; (3) 双击层次结构中Graph图标,点击Add new data strem to record,分别添加bubbleRob的x,y,z位置,并修改数据名称为bubbleRob_x, bubbleRob_y, bubbleRob_z,然后点击Edit 3D curves,Add new curve, x, y, z-Value 分别选为 bubbleRob_x, bubbleRob_y, bubbleRob_z, 点击ok。然后重新运行仿真,可以看到视图中可以看到小车运行轨迹,其x,y,z值在图像窗口中显示。
这样就通过建立部件和约束简单的搭建了一个小车,并可以实现小车的前进和转向运动了。
|