На данной статье мы рассмотрим основные методы проектирования и поддержки роботизированных машин с помощью использования программы V-REP и минимальными знаниями в области программирования C++ и Lua скриптинга.

(Все материалы взяты с методической книжки ТГУ "основы разработки роботов")

9.1 Моделирование роботизированных систем Среда Autodesk CIRCUITS позволяет моделировать работу электронных схем и микроконтроллеров. С ее помощью можно разрабатывать и отлаживать различные электронные схемы, а также программировать логику работы некоторых ее компонентов, как например, микроконтроллеров Arduino. Но на этом ее возможности заканчиваются. В ней можно разработать, например, электронику для робота, но нельзя проверить, как этот робот будет ездить или двигать манипулятором. В этой части учебного пособия мы познакомимся с системой, которая позволяет осуществлять моделирование реального физического мира. Мы займемся уже не реализацией низкоуровневых задач вроде «как сделать так, чтобы этот мотор крутился», а управлением на более высоком уровне – «как сделать робота, который движется, уклоняется от препятствий, следует заданной цели». Сегодня возможности использования робототехники огромны. Роботы используются везде: начиная с изучения планет Солнечной системы и заканчивая уборкой помещений. Объединение в роботах трех подсистем: актуатора, сенсора и блока управления делает их эффективными в реальном мире, но усложняет виртуальную 9 Тема РАЗДЕЛ 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РОБОТОВ В СРЕДЕ V-REP 120 9.1 Моделирование роботизированных систем 121 симуляцию. Одним из инструментов по моделированию роботизиро-ванных систем является бесплатный программный комплекс V-REP. Наравне с традиционными подходами к моделированию, которые есть и в других тренажерах, V-REP добавляет несколько дополнительных. Данный тренажер обладает технологией встроенных скриптов, которые заменяют различные типы контроллеров в имитационной модели, что позволяет делать эти модели чрезвычайно портативными и масштабируемыми. Встроенные скрипты представляют собой наиболее мощную отличительную особенность V-REP. Они делятся на основной и дочерние скрипты. Основной цикл («основной сценарий») моделирования является Lua-скриптом, который решает общие функциональные задачи. Например, он вызывает разные подсистемы для обработки кинематики или динамики объектов моделируемого мира. Основной сценарий также отвечает за вызов дочерних скриптов каскадным способом. Дочерние скрипты, в отличие от основного, прикрепляются к конкретному объекту или конкретной части моделирования в процессе цикла моделирования. Они являются неотъемлемой частью сценария объекта, и будут повторяться вместе с ним. Как таковой дочерний скрипт представляет собой портативный и масштабируемый элемент управления: в нем есть один единый файл, содержащий определение модели вместе с ее функционалом, нет проблемы совместимости на разных платформах, нет необходимости в явной компиляции, никакого конфликта между несколькими версиями одной и той же модели и др. Дочерние скрипты могут быть запущены в потоковой или не потоковой реализации. 9.2 Интерфейс программы V-REP Программа V-REP состоит из нескольких составных частей: ‒ окно консоли: во время запуска приложения появляется окно консоли, но во время моделирования оно будет спрятано. При необходимости можно изменить эти настройки, вызвав User settings (настройки пользователя) с помощью кнопки . В этом окне отображаются загружаемые плагины и их процедуры 122 9. Среда моделирования V-REP инициализации. Его можно использовать только для вывода информации (например, с помощью команд языка Си printf или std::cout с использованием соответствующего плагина). Более подробно про плагины можно узнать, пройдя по следующей ссылке: http://www.coppeliarobotics.com/helpFiles/ en/pluginTutorial.htm; ‒ окно приложения используется для того, чтобы отображать, редактировать и моделировать; ‒ диалоговые окна являются промежуточным звеном между пользователем, сценой и объектами сцены и оказывают помощь во взаимодействии между ними. На Рис. 9.1 можно видеть классический вид приложения V-REP: Рис. 9.1: Окно приложения V-REP Составные части окна приложения V-REP: 1. Строка меню. 2. Панели инструментов – используются для доступа к наиболее часто используемым функциям программы. На Рис. 9.2 изображены кнопки, расположенные на панели инструментов, и их краткое описание. 3. Окно выбора модели – является видимым по умолчанию, но может быть скрыто с помощью соответствующей кнопки. В верхней 9.2 Интерфейс программы V-REP 123 части окна отображается структура папок, а в нижней – всевозможные виды моделей (содержащихся в выбранной папке). Любую из имеющихся моделей можно при желании поместить на сцену. 4. Список объектов сцены – отображает древовидную структуру объектов, в которую можно добавлять элементы или удалять. Чтобы открыть окно свойств любого объекта, достаточно дважды щелкнуть по его значку, для присвоения объекту другого имени – дважды щелкнуть по имени. Перетаскивая один объект к другому, можно установить отношения связи между ними (сделать одного из них «родителем»). 5. Страница. Каждая сцена может содержать до 8 страниц, которые, в свою очередь, могут включать бесконечное число областей отображения. 6. Области отображения – используются для показа объектов и окружающих их предметов, расположенных на сцене, с помощью камер, графиков или видеодатчиков. 7. Информация – приводится для конкретных объектов или пред-метов, также показывает состояния и параметры моделирования. Внешний вид может быть изменен с помощью кнопок в верхнем левом углу поля. Рис. 9.2: Меню программы V-REP 124 9. Среда моделирования V-REP 8. Окно отображения информации, выбранной пользователем – настраиваемое пользователем окно, отражающее необходимую информацию или диалог с пользователем. 9. Всплывающее меню (Рис. 9.3) – появляется при щелчке правой кнопкой мыши. Рис.