webots自学笔记（二）节点与机器人建模

原创文章,出自"博客园, _阿龙clliu" :http://www.cnblogs.com/clliu/

上一次介绍了界面和一个简单的自由落体，然而在实际运用中，机器人的结构都是可以大做文章的，天马星空的想象如果能在仿真中运行一下是再好不过了的。这一次说一说webots下建模。

本人是学机械的，都知道现在主流的三维建模软件都有SolidWorks、Creo(Pro\E)、UG等等，这些软件建模的功能很强大，操作也相对简单。而webots的建模是基于VRML语言的，我知道的使用这个语言的建模软件有3dmax，我所知道一些工业设计的同学他们这款软件。所以，我们在SolidWorks等软件下建模的文件是没有办法导入webots的。

在webots建模中，都是以场景树中的节点贯穿所有信息，关于节点的概念，我也讲不清楚，英文能力好的朋友可以查单reference.pdf（F4）中Chapter 2 -Node Chart。

用一句话概括一下webots的建模模式：建一个基本单元（圆柱、长方体等），经过translation（位移）、rotation（旋转）、sacle（缩放）的过程得到一个新的形状，多个这样的形状通过关系组合。（基本上和openGL的绘图模式一样）

建立一个四足机器人模型

进入正题，我们在一级节点（与WorldInfo、Viewpoint同级）下新建节点。会出现新节点、USE、PROTO(项目)、PROTO(webots)。

新节点 是代表可以添加的节点，在不同的节点下新建，这一栏的内容是不一样的。

USE 里面包含在项目中用户建好的节点，差不多复制的意思吧，前提是建好的节点需要命名（再强调一遍，命名不是修改节点下name属性，是选中该节点在下方DEF中输入）。

PROTO（项目） 里面添加源目录的文件，现在不用到。

PROTO（Webots） 里面有软件写好的一些模型，有些生活中的物品，桌子，球之类的，还有现在有名机器人（nao等）和传感器。用到最多的就是object下的floors下的Floor（Solid），新建世界时软件添加的CheckeredFLoor地板真是太丑了，我一般都删了自己加一个。

选择新节点下的Robot节点，创建一个机器人，点击Robot节点，下方DEF命名为robot。（在添加节点时要养成命名的好习惯）选择robot节点下的children，新建节点，这时候的新节点下的内容和之前不一样，多了很多项。

选择Shape节点，我们建立一个机器人的机身。在Shape节点下有appearance和gometry两个子节点，代表着外观和几何形状。

选中geometry节点，新建节点box，命名为body，选中size，修改成（x,y,z）为（0.32，0.01， 0.16）。

这时候机器人的机身贴在地板上，我们选择Robot节点下的translation节点，将修改成0.25，这时候机器人就向上移动了0.25m。

接下来继续选择Robot节点下Children（也可以选中DEF body Shape节点），新建一个servo节点，只要和DEF body Shape节点在同一级就可以。命名为fore_right_1。

在servo下的children节点下新建Transform节点，命名为servo_shape，Transform节点可以进行位移、旋转、缩放的变换。

在其children下添加shape节点，命名servo_shape，在shape的geometry NULL下新建Cylinder（圆柱）节点，修改属性height为0.01，radius为0.01。修改完后，圆柱完全藏在机身里面了。

接下来修改DEF fore_right_1 Servo下的translation 为（0.12，0，0.085），rotation为（0，0，1，0）；将DEF servo_shape Transfrom下的rotation修改为（1，0，0，1.5708）。

rotation这种旋转变化应该是四元数，和常用的欧拉角不一样，指的是绕一个向量旋转某个弧度，（1，0，0，1.5708）指绕x轴旋转pi/2。修改完成之后应该如下，这里一定要细心。

我们打开菜单栏 查看->可选显示->显示伺服轴，查看电机的旋转方向是否正确。这时候视图中出现一条黑线。这个方向是错误的，电机的旋转轴应该和机身平行向外。

这时候选中DEF fore_right_1 Servo的rotation，点击一下角度属性的^按钮，方向就调整过来了，再按一下向下的，恢复到0，电机的方向就和Z向相同了。另外，需要使用直线位移的电机，可以将servo下type属性改成linear，更详细的介绍查看reference.pdf中 3.42 Servo。

接下来继续建模，在DEF servo_shape Transform同级下新建节点Transform，命名leg1，修改translation为（0，-0.05，0）。在其下children新建shape节点，命名leg1。在其geometry下新建box节点，size属性改成（0.01，0.1，0.008）。

接下来在DEF leg1 Transform同级新建servo节点，命名fore_right_2，修改translation为（0，-0.1，0）。在其fore_right_2 servo 的children下新建Transport节点，命名servo_shape，修改rotation（1，0，0，1.5708），在children下新建USE节点servo_shape（如果之前没有命名，USE节点将无法使用）。说的不清楚可以看图操作。

接下来的操作都差不多，直接放图，按着图上做吧。

最下面与地面接触的小圆柱，我使用的是touchSensor节点，这个传感器节点可以反馈与地面的接触力，控制机器人的时候可以使用到。具体的操作看图吧。

有人会问为什么一个电机2要加在电机1的子节点下，你想一下，小腿的位置是伴随着髋关节和膝关节两个电机的变化而变化，髋关节（servo1）转动，大腿（leg1）、小腿（leg2）和膝关节（servo2）都会随之转动；膝关节（servo2）转动，只有小腿（leg2）随之转动。所以，大腿（leg1）、小腿（leg2）和膝关节（servo2），都是髋关节（servo1）的子节点；小腿（leg2）是膝关节（servo2）的子节点。

然后接下来其他的腿建模，基本上都是用USE节点的，过程就不说了，后面会给出模型的文件下载。

模型建完之后，是一项很繁琐的工作，设置boundingObject和Phyzics，给每个零件添加颜色，这个过程难度不大，照着下载的文件跟着做吧。

另外说一点，不是所有的形状都要加boundingObject（外边界），这样很容易产生干涉，简介只给body和12个小圆柱加外边界。

图中弯曲的腿，可以通过修改每个servo的rotation的值，具体可以看文件吧。

.wbo文件导入方法：新建一个世界，按下导入选择文件。

下一篇讲控制器，建议学习的时候多查reference。

模型文件下载