vrep的bubbeRob仿真机器人制作教程

1. 构造基础模型

• 添加bubbleRob的主体。点击 Menu bar --> Add --> Primititive shape --> Sphere，添加一个球体（以下称为bubbleRob），并将X-size设置为0.2。
  

• 设置bubbleRob的动态属性。双击bubbleRob，打开动态属性设置对话框，勾选Body is respondable和Body is dynamic。bubbleRob将对外界的碰撞作出动作和回应。同时在Common选项卡中，勾选Collidable， Measurable, Detecable, Renderable。
  
  

• 移动bubbleRob位置。将bubbleRob沿Z轴上移动2cm（因为后面要安装轮子），打开position对话框，在translation选项卡的Z轴输入0.02(m)。注意要以world为参考系。
  

• 加入距离传感器。点击Menu bar --> Add --> Proximity sensor --> Cone type，打开orientation对话框，在Around Y和Around Z上输入90。打开position对话框，选择position选项卡，在X-coord和Z-coord上输入0.1和0.12。
  

• 设置距离传感器的探测距离。双击添加的Proximity sensor(以下称为bubbleRob_sencingNose)，点击Show volume parameters，修改Offset为0.005，Angle为30，Range为0.15。确定后返回上一级，点击Show detection parameters，取消勾选Don’t allow detections if distance smaller than。
  
  

• 将bubbleRob_sencingNose安装到bubbleRob上。先在Scene hierachy上点击bubbleRob_sencingNose，然后按住Ctrl，再点击bubbleRob，最后点击Menu bar --> Edit --> Make last selected object parent 。
  

• 构建轮子。可以新开一个界面，Menu bar --> File --> New Scene，在这个界面上构建好轮子模型后，再复制回去。添加一个圆柱体(cylinder)，设置尺寸为(0.08, 0.08, 0.02)。同时将轮子设置为Collidable, Measurable, Renderable, Detectable。最后设置轮子的position为(0.05, 0.1, 0.04)，Orientation为(-90, 0, 0)。Ctrl+C, V复制粘贴轮子，设置第二个轮子的position为（0.05， -0.1， 0.04）。将两个轮子复制粘贴回前一个Scene。
  

• 安装轮子。需要先给左（右）轮子安装传动轴（电机）。点击Menu bar --> Add --> Joint --> Revolute。需要将传动轴安转在轮子的中心点。首先选中轮子，然后按住Ctrl，再选中传动轴。
  （电机），打开position对话框，在position选项卡中，点击Apply to selection；在orientation对话框的orientation选项卡中，也点击Apply to selection。然后在Scene hierarchy中，双击传动轴，点击Show dynamic parameters，选中enable the motor和Lock motor when target velocity is zero。同样对另外一个轮子做同样的工作。最后就是将轮子固定在传动轴上，然后将两个传动轴固定到bubbleRob上。
  
  

• 构建后轮。如果没有后轮，运行仿真的时候，机器人是往后倒的。同样在新建场景中，添加一个球体(以下称为bubbleRob_slider)，设置半径为0.05，动态属性设置为Collidable, Measurable, Renderable, Detecable。然后将bubbleRob_silder的材料摩擦力设置为0。
  
  

• 固定后轮。为了将bubbleRob_silder固定在bubbleRob上，需要添加一个力传感器，点击Menu bar --> Add --> Force sencor，添加一个力传感器（以下称为bubbleRob_connection）。设置position为(-0.07, 0, 0.05)，将bubbleRob_silder绑定在bubbleRob_connection上，然后复制回前一个场景，将bubbleRob_connection绑定在bubbleRob上。如果这时打开仿真，就会发现后轮迅速弹开，这是因为bubbleRob_silder和bubbleRob之间存在接触，仿真软件vrep认为它们之间存在碰撞。解决办法是在它们的动态属性对话框中，设置响应掩码。将bubbleRob_silder的掩码(local respondable mask)设置为00001111，将bubbleRob的掩码设置为11110000。这时再运行仿真就不会出现后轮弹开的现象了。但是还会有小幅度的滑动现象，这是由于仿真引擎和质量惯性的原因。在动态属性框中将三个轮子的质量和惯性因子设置成8倍，即点击三次M=M * 2(for selection)和I=I * 2(for selection)。
  
  
  

• 运行仿真。设置两个传动轴的速度为50。
  

2.创建距离传感器、视觉传感器

• 创建集合（collection）。为了将整个bubbleRob机器人当成一个整体，需要将bubbleRob全部零件设置为一个集合。点击 Menu bar --> Tools --> Collections打开对话框。或者单击下列图标：
  
• 将bubbleRob设置为集合。点击Add new collection，然后在左侧列表中选中bubbleRob，点击Add。点击Visualize selected collection可以查看集合中的元素。
• 添加距离传感器。点击 Menu bar --> Tools --> Calculation module properties，也可以点击下列图标：
  
  在对话框中，点击Add new distance object，然后选择检测目标(bubbleRob_collection是上面的colleciton，已改名)和被检查目标(其他所有物体)。点击OK后，将这个对象重命名为bubbleRob_distance，对于后面的绘图有帮助。
  
• 添加绘图对象。点击Menu bar --> Add --> Graph，然后将绘图对象重命名为bubbleRob_graph。将绘图对象绑定在bubbleRob上。
  
  接着调整graph的坐标为（0， 0， 0.005），双击graph设置属性，取消Display XYZ-planes，然后点击 Add new data stream to record，Data stream type选择Object absolute x-position，Object / items to record选择bubbleRob_graph。这样我们便可以记录bubbleRob实时的x坐标值。同理也对Y轴和Z轴进行同样的设置。另外，为了显示bubbleRob到其他物体的距离，点击 Add new data stream to record，Data stream type选择Distance: segment length，Object / items to record选择bubbleRob_distance。最后重新命名这些数据流（双击重命名）。如下图。
  
  可以在Time graph properties属性框中改变数据流线条的颜色和是否显示（取消勾选Visible则不显示）。
• 设置bubbleRob的3D运动轨迹。同样在graph的属性框中，点击Edit 3D curves，打开轨迹对话框，点击Add new curve，XYZ值分别对应bubbleRob_x_pos, bubbleRob_y_pos, bubbleRob_z_pos，勾选Relative to world，设置参考系为世界坐标系，然后输入Curve width为4。
  
• 添加障碍物。加入半径为0.1m， 高度为0.2m的圆柱体，然后可以使用Ctrl+C和Ctrl+V进行批量复制。可以按住Shift，再按住鼠标左键进行多选。先按住鼠标左键，再按住Shift可以进行微小调整。先按住鼠标左键，再按住Ctrl可以在Z轴进行调整。
• 定义模块。如果我们想点击某个零件时，选中的是整个bubbleRob，或者是复制bubbleRob主体时，粘贴出来的bubbleRob也包含全部零件，或者防止不小心拖动某个零件导致错位，可以将bubbleRob的整体定义为一个模块。首先打开bubbleRob主体的属性框，在common属性项中，勾选Object is model base和Object/model can transfer or accept DNA。
  
  第一项的作用是保存或复制某个对象时，会同时保存或复制它的所有子对象。第二项的作用是修改某个对象时，可以通过DNA transfer toolbar button将所有修改复制到该对象的所有副本。该按钮如下所示。
  
  然后将两个转动轴（关节）和距离传感器还有绘图对象不要显示在模块的框框中。同样是在属性框的common属性项中，勾选Ignored by model bounding box，对比图如下所示，左侧是没有勾选之前的，右侧是勾选之后的。
  为了隐藏在转动轴和连接器这些小零件，可以两个转动轴和连接器的camera visibility layer勾选第10层，取消第2层。默认情况下第9-16层是不显示的，因此设置之后它们会在场景中隐藏起来。
  
  为了单击小零件时，自动选中bubbleRob主体，将两个轮子、滑块、传感器和绘图对象勾选上Select base of model instead。如果确实想只选中小零件，可以按住Ctrl+Shift，再点击小零件。也可以在左侧列表中选中。
• 增加视觉传感器。点击 Menu bar --> Add --> Vision sensor --> Perspective type，然后将视觉传感器绑定在距离传感器上，将位置坐标为relative（0，0，0），同理将旋转角度也设置为relative(0, 0, 0)。同时隐藏视觉传感器，通过勾选Select base of model instead和Ignored by model bounding box。最后，在视觉传感器的属性框中，将Far clipping plane设置为1，Resolution x和Resolution y都设置为256。前者是设置最远检测距离，后者是设置分辨率。
  
• 添加滤波器。打开Show filter dialog，在下拉框中选择Edge detection on work image，然后点击Add filter。成功添加Edge detection on work imagel滤波器后，点击上移图标，将滤波器移动至第二个位置。最后双击滤波器将阈值修改为0.2。

创建脚本控制bubbleRob

• 只有在编写脚本后，bubbleRob才等于有了生命。在左侧列表中右键bubbleRob，点击Menu bar --> Add --> Associated child script --> Non threaded，创建一个脚本，这是bubbleRob图标的旁边会出现一个“小纸张”的图案，
  
  双击进去即可编写Lua脚本。下面是一个实例脚本：

function speedChange_callback(ui,id,newVal)
    speed=minMaxSpeed[1]+(minMaxSpeed[2]-minMaxSpeed[1])*newVal/100
end

function sysCall_init()
    -- This is executed exactly once, the first time this script is executed
    bubbleRobBase=sim.getObjectAssociatedWithScript(sim.handle_self) -- this is bubbleRob's handle
    leftMotor=sim.getObjectHandle("bubbleRob_leftMotor") -- Handle of the left motor
    rightMotor=sim.getObjectHandle("bubbleRob_rightMotor") -- Handle of the right motor
    noseSensor=sim.getObjectHandle("bubbleRob_sensingNose") -- Handle of the proximity sensor
    minMaxSpeed={50*math.pi/180,300*math.pi/180} -- Min and max speeds for each motor
    backUntilTime=-1 -- Tells whether bubbleRob is in forward or backward mode
    -- Create the custom UI:
        xml = ''..[[
        
        
        
        ]]
    ui=simUI.create(xml)
    speed=(minMaxSpeed[1]+minMaxSpeed[2])*0.5
    simUI.setSliderValue(ui,1,100*(speed-minMaxSpeed[1])/(minMaxSpeed[2]-minMaxSpeed[1]))
end

function sysCall_actuation()
    result=sim.readProximitySensor(noseSensor) -- Read the proximity sensor
    -- If we detected something, we set the backward mode:
    if (result>0) then backUntilTime=sim.getSimulationTime()+4 end 

    if (backUntilTime

最后可以通过点击 Menu bar --> Tools --> Scripts或者下面的图标来对当前场景全部脚本进行管理。