动力学仿真引擎ODE的学习笔记,C#演示(一)

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一．ODE介绍与平台搭建．

接触到动力学仿真引擎， 是因为笔者的一款PLC仿真软件需要3D仿真．我需要达到的效果是，以3D方式构建出工控行业中常见的元件，比如感应器，气缸，机械手，拉带．这些元件在场景中通过用户的组合摆放，设置好相关的属性后，可以通过我的ＰＬＣ仿真器程序的输入输出与其进行交互，产生机器动作的3D仿真效果．

比如这样一个场景：

机械手把产品放置在拉带上，ＰＬＣ输出信号让拉带正方向转动，拉带带动产品移动，如果产品类型为ＮＧ，ＰＬＣ在指定位置会输出信号让气缸推出，把产品推到ＮＧ盒子里．如果为ＯＫ品，产品走到拉带尾部，自由落体到ＯＫ盒子里．

笔者参考了一些3d仿真软件，在处理上面场景的时候，是使用的固定算法处理产品和机器机构动作间的交互，也就是说，并非是基于真实物理上的模拟．这样编程比较容易，缺点是，每一种场景都要编写固定的交互代码．如果需要增加新的场景，就必须编写配套的场景交互代码，通用性差．

我设想中的效果应该是像组态软件一样，每种元件，都可以设置自己的属性和事件，甚至是脚本代码．用户只需要把这些元件组合起来，就能生成自己想要的场景，再用ＰＬＣ的程序对这个场景加以控制．只是目前见过的组态软件的元件都是2D的，不是我设想的3D效果．实际上我设想的效果其实是一种3D效果的组态软件．

如果要让这些3D元件任意组合后，也可以相互作用，就必须引入动力学仿真引擎．回到上面笔者设想的场景．机器手把产品放置到拉带上，这是一种关节运动．产品跟随着拉带一起走，这个可以通过向产品施加固定的力来实现．产品在拉带上不会因为引力穿透拉带往下沉，是因为产品与拉带都是刚体，它们之间有相互力的作用的原因．产品走到拉带尾部，应该是以自由落体方式掉下去．当掉到ＯＫ产品盒子里时，因为盒子是个凹体的刚性容器，两者产生碰撞，产品不会穿透盒子沉下去．

动力学仿真引擎比较有名气的是ODE(Open Dynamics Engine) ，貌似是款日本人的开源且免费的仿真引擎．听说有几款游戏也使用它做物理仿真．

当然这个不是笔者关注它的主要原因．由于笔者使用的开发语言是Ｃ＃，而其名的Ｃ＃的 OPENGL框架taoframework里面是刚好有一个ODE的库．因此才正中重笔者下怀，决定开始研究ＯＤＥ，至于其它的动力学引擎，再优秀也不予考虑了．

OpenGL和动力学仿真方面的应用，果真不是Ｃ＃善长的东西，百度一下这方面的资料，都是Ｃ++的天下，基本上没太多Ｃ＃相关的代码供参考，你能做的，就是把Ｃ＋＋的东西转换过来，对于我来说，c++就是恶梦．笔者是从事工业控制行业的软件工程师，前几年，手里有一款激光测厚仪的代码，因为是前任工程师的产物，我维护了它几年，毛病不断．可怜啊，因为它往珠海那家工厂跑了无数次，做梦都诅咒那破代码，说起来都是泪呀．

对于工控行业来说，对比诸多语言，c#开发效率算是不错的，能让你能愉快的玩耍，还有一点很重要，就是它能装Ｂ，因为它是门语法优雅的语言．＾＿＾

笔者计划把ODE的研究结果，写成一个系列的教程，心里面感觉也算是给使用Ｃ＃做同样工作的朋友的做了点小小的贡献吧．

接下来说下平台的搭建：

首先下载最新的ode，地址为 ：http://ode.org/download.html

解压，打开ode根目录下的build文件夹，里面有个premake4.exe.

打开命令行，在命令行中打开至build文件夹，输入：premake4 --help,可以查看premake4的一些可选参数，

此处我只需要带demo编译，于是输入 premake4 --with-demos vs2010

这样，在build文件夹下面就生成了一个文件夹，vs2010，打开vs2010文件夹，里面就生成了demo的项目文件和解决方案文件，打开ode.sln编译就可以了。

生成的demo例程，共有40个，不过都是Ｃ＋＋写的，你得确保你的vs2010安装有Ｃ＋＋哦．

如果不想看c++代码也没关系，因为笔者主要的任务就是能让这些代码能在Ｃ＃里面跑起来．各位Ｃ＃的同志可以很容易派生继承．＾＿＾

笔者跑几个demo，截图给大家欣赏一下，看到效果确实让人有那么一点小激动，让我想起了3dsmax中的rector(反应堆动力学)．

这是刚体碰撞，大大小小的球随机落下来，因为质量不同，砸下来时，球与球之间的受到的力不同．地板上还有摩擦力，因此球最终会静止．

三个轮子的小车，轮子还可以转方向，还可以爬坡．这让我想起了3dsmax中rector中的toyCar，两者模拟的都是可以跑动的小车．我记得当时最喜欢做的事，就是让小车爬坡和撞墙，或者尾巴上拉根线，绑定一个茶壶拖着跑，呵呵．

其它的还需要下载一个C#用的OpenGL库：

http://www.opengl.org/resources/bindings/　　选择The Tao Framework+.net 2.0

前面我提过，这个库主要的功能是让Ｃ＃支持OpenGl, 另外它还带有一些非常有用的库，除了ODE，还有一个支持大部分图片格式的处理纹理的库．

还有一个C#用的OpenGL库，叫SharpGL，它做为我们以后教程中主要的OpenGL开发环境来使用，我们会把ODE中的3D绘图环境库drawstuff的功能移值到SharpGL中去．

http://www.oschina.net/p/sharpgl

总结一下：　ODE源代码，仅供参考，以及观看下demo的效果

　　　　　　The Tao Framework+.net 2.0　我们只是用它里面的ODE库，和其它的一些辅助库

SharpGL + Vs2010 C#  构成我们的 3D绘图与语言开发环境

未完待续.....

原创文章,出处 : http://www.cnblogs.com/hackpig/