.NET6: 开发基于WPF的摩登三维工业软件 (10) - 机器人

基于前文介绍的Ribbon界面、插件化、MVVM模式等内容，我们搭建了一个软件雏形。本文将综合之前的内容在RapidCAX框架中集成Robot组件，实现一个简单的机器人正向模拟模块。

1 目标

基于MVVM模式在RapidCAX中增加以下的机器人交互界面：

• 加载机器人模型后，在左侧的目录树里面显示机器人模型的名称
• 在目录树中选中机器人节点后，在右侧的属性面板中显示机器人的配置参数
• 修改机器人的关节参数，更新机器人模型，实现正向模拟

2 整体设计

总体上采用插件机制，即机器人模块Rapid.Robot.Plugin依赖主程序Rapid.CAX.exe，主程序动态加载机器人模块。

模块内采用MVVM架构，以分离界面和逻辑实现。

命名约定：

• ProjectBrowser：项目目录树
• PropertyView: 属性面板

交互过程

• 点击加载机器人命令由RobotViewModel处理，加载模型并显示
• RobotViewModel监听ProjectBrowerViewModel的选择修改，并创建PropertyView和PropertyViewModel
• 修改属性后，RobotPropertyView通知RobotModel更改机器人关节参数，并更新视图

3 具体实现

Rapid.Robot.Plugin项目创建，Ribbon界面创建过程这里不再赘述，可以参考之前的内容创建。

3.1 机器人描述

单模型多机械臂的结构设计，详细参照 样例模型

3.2 模型加载

由MachineTemplate类实现，具体参考代码实现。

加载后创建RobotModel对象。

//RobotViewModel.cs

    var template = AnyCAD.Robot.MachineTemplate.Load(dlg.FileName, (int progress) =>
        {
            //TODO:
        });

    if (template == null)
    {
        MessageBox.Show("打开配置文件失败");
        return;
    }

    var robot = template.CreateInstance();
    viewer3d.ShowSceneNode(robot);

    mRobotControl = new RobotModel(robot);
    viewer3d.ShowSceneNode(mRobotControl.TrackingPath);

    var treeNode = new BrowserTreeNode { DisplayName = mRobotControl.Name, Tag = mRobotControl };
    MainWindow.Instance()?.ProjectBrowser.TreeNodes.Add(treeNode);

3.3 动态创建属性

RobotViewModel收到选择了机器人后，动态创建RobotPropertyView并挂接到属性面板上。

//RobotViewModel.cs
        void OnSelectionChagned(object? sender, PropertyChangedEventArgs e)
        {
            var pbCtrl = MainWindow.Instance()?.ProjectBrowserCtrl;
            if (pbCtrl == null)
                return;

            var node = (BrowserTreeNode)pbCtrl.SelectedItem;
            if(node == null)
                return ;

            if(node.Tag == mRobotControl && mRobotControl!=null)
            {
                var panel = MainWindow.Instance()?.PropertyPanel;
                if(panel != null)
                    panel.Content = new RobotPropertyView(mRobotControl);
            }
        }

3.4 机器人关节修改

机器人控制和模拟在《一种机器人运动模拟装置》一文中做了比较详细的介绍，这里不再赘述。

以更改参数A属性为例，ViewModel部分代码如下：

//RobotPropertyViewModel.cs
     private uint mBaseOffset = 1; //用来调整轴的起始位置偏移

     public double A { get => mRobot.GetVariable(mArmIndex, 0+ mBaseOffset); set=> SetProperty(0 + mBaseOffset, value, nameof(A)); }

    Vector3 mFinalPosition = new Vector3(0);
    void SetProperty(uint idx, double val, string name)
    {
        var old = mRobot.GetVariable(mArmIndex, idx);
        var delta = val - old;
        if(SetProperty(ref old, val, name))
        {
            // 更新关节参数
            mRobot.AddVariable(mArmIndex, idx, delta);

            var viewer3D = MainWindow.Instance()?.Viewer3D;
            viewer3D?.RequestDraw(EnumUpdateFlags.Scene);

            // 计算末端点的位置
            var trf = mRobot.GetFinalPosition(mArmIndex);
            mFinalPosition.x = mFinalPosition.y = mFinalPosition.z = 0;
            mFinalPosition.applyMatrix4(trf);

            // 增加路径点
            mRobot.AddTrackingPoint(mFinalPosition);

            // 更新界面
            OnPropertyChanged(nameof(FinalPositionX));
            OnPropertyChanged(nameof(FinalPositionY));
            OnPropertyChanged(nameof(FinalPositionZ));
        }
    }

4 总结

本文涉及的内容主要是前文几部分的综合应用，这里主要列举了关键的代码实现，详细的代码实现可以从gitee上Rapid.CAX项目上下载。

最终效果如下：

https://www.bilibili.com/video/BV1Pu411q7JK/

希望本文可以对大家开发机器人应用有所启发~