一种基于机器人可视化交互式仿真环境的实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可视化交互式仿真环境，尤其涉及一种基于机器人可视化交互式仿真环境的实现方法。
【背景技术】
[0002]现有的可视化监控系统，仅仅起到监控的作用，没有实验所需的虚拟环境，无法检验仿真机器人运动在可视化交互仿真环境系统中程序是否满足需要，机器人操作系统都是直接进行物理实验，造成很多不必要的损失。
[0003]因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
【发明内容】
[0004]本发明需要解决的技术问题是提供一种基于机器人可视化交互式仿真环境的实现方法。由鼠标方便的在交互式仿真界面上建立各种不同的户型图、障碍物、起始点、必经点、终止点的设置，通过交互式显示模块为真实环境构造虚拟仿真环境，仿真通过便可进行真实环境下的操作，避免了不必要的物理损失。
[0005]为解决本发明的技术问题，本发明采用的技术方案是:
一种基于机器人可视化交互式仿真环境的实现方法，它包括积木世界构建步骤和可视化模块运行步骤，
积木世界构建步骤如下:
(1)设置仿真区栅格大小；
(2)设置仿真环境大小；
(3)选中图形，按样例显示；
(4)是否拖拽图形进入仿真区，如果是，则进入仿真区；如果不是，则保存拖拽图形；
(5)拖拽图形进入仿真区后，判断是否移动或缩放图形，如果是，则对仿真区所选中的图形进行移动或缩放操作;如果不是，则对仿真区所选中的图形保存，最后仿真结束；
可视化模块运行步骤如下:
(1)可视化模块打开一个通信通道，并连接到控制器所在主机的特定端口；
(2)判断控制器是否收到，如果没有收到，则可视化模块请求控制器发送机器人控制指令，如果收到，则控制器处理接收到的数据并向可视化模块发送数据；
(3)判断可视化模块是否收到，如果没有收到，则继续等待控制器发送的数据，如果收至IJ，可视化模块按照接收到的数据移动机器人实现机器人的运动和避障功能，如果没有结束，则返回可视化模块请求控制器发送机器人控制指令。
[0006](4)重复步骤(2)(3)直至达到仿真目的后结束仿真进程。
[0007]本发明的有益效果:交互式环境将环境模型转换成统一的图形模块，可快速生成环境信息，是灵活、通用、快捷的平台，支持用户的二次开发;机器人交互式仿真环境平台，能够减小不必要的物理损失，同时减少项目开支。
【附图说明】
[0008]图1为本发明积木世界构建的软件流程图。
[0009]图2为本发明的可视化模块运行时的主要流程图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于说明本发明，不用来限制本发明的保护范围。
[0011 ]图1和2所示，本发明的一种基于机器人可视化交互式仿真环境的实现方法，包括积木世界构建步骤和可视化模块运行步骤，积木世界构建步骤如下:
(1)设置仿真区栅格大小；
(2)设置仿真环境大小；
(3)选中图形，按样例显示；
(4)是否拖拽图形进入仿真区，如果是，则进入仿真区；如果不是，则保存拖拽图形；
(5)拖拽图形进入仿真区后，判断是否移动或缩放图形，如果是，则对仿真区所选中的图形进行移动或缩放操作;如果不是，则对仿真区所选中的图形保存，最后仿真结束。
[0012]可视化模块运行步骤如下:
(1)可视化模块打开一个通信通道，并连接到控制器所在主机的特定端口；
(2)判断控制器是否收到，如果没有收到，则可视化模块请求控制器发送机器人控制指令，如果收到，则控制器处理接收到的数据并向可视化模块发送数据；
(3)判断可视化模块是否收到，如果没有收到，则继续等待控制器发送的数据，如果收至IJ，可视化模块按照接收到的数据移动机器人实现机器人的运动和避障功能，如果没有结束，则返回可视化模块请求控制器发送机器人控制指令。
[0013](4)重复步骤(2)(3)直至达到仿真目的后结束仿真进程。
[0014]机器人是在Windows操作系统环境下开发的，基于Visual Stud1 2010/2012开发的。控制节点与功能节点间通过点对点的通信网络连接起来。开发环境可集成开源软件资源。例如，传感器厂商发布的驱动程序、0penCV、R0S开源软件等等。
[0015]机器人可视化交互式仿真平台包括:积木世界、库管理、积木库、机器人库、选择模式(遥控、路径规划(A*)、路径规划(弹性带)、脚本编辑器)。
[0016]1、积木世界:图1所示为积木构图流程图。拖入积木进行构图，即离线构图。
[0017]2、库管理:库管理包括对积木库和机器人库的管理，库管理主要完成的任务是对积木库和机器人库完成添加、删除、保存的功能。
[0018]3、积木库:本发明积木库给出的只是矩形障碍物，除此之外还有椅子、床、柜子、桌子、灶台、沙发、电视柜、茶几等8种障碍物图形。可针对个人的不同需求对积木库进行管理，增加、删除、保存等功能，积木库的增加功能是由3DS MAX建模形成的*.3ds文件，并将该文件导入到图形库，再由XML文件进行保存。
[0019]4、机器人导入:构建积木世界，选择机器人，编辑脚本。
[0020]5、机器人库:机器人库是当在可视化操作过程中用到的机器人种类多，为了方便对机器人的集中和管理所建的库。机器人库中包含的只有轮式移动机器人，但是可以根据需要将机器人库进行扩充。保存方式类似于前面的积木库，可以将机器人建模的信息保存在*.xml文件当中。当需要修改机器人参数时，双击机器人，弹出对话框，在对画框中将所需修改的地方进行修改。机器人库是将各种不同的已建模的机器人集合在一起并对其进行管理。机器人库的管理同积木库的管理类似，也是分为导入、删除、保存等操作，具体操作过程也同积木库类似，增加操作选择想要加载的并且已经建模的机器人的*.xml文件，将机器人加载到库当中。在以后的仿真过程中该机器人能够完成移动、转弯、直线人，选择“删除”选项将其删除;对于已经进行修改过的机器人库，户还需进行保存以方便下次使用。右键单击“机器人库”弹出快捷菜单，选中“保存”选项，弹出对话框(即机器人库所在的路径)，保存到原来的机器人库即可。
[0021]6、机器人导入:主要包含导入机器人和位姿设置。在已有的积木世界的基础上，可以将机器人直接拖入到积木世界中。当机器人存在于积木世界中，可以对机器人的位资进行设置。选择机器人导入菜单中的“位姿设置”菜单项，输入机器人的位置、角度，点击“设置”按键，完成机器人位姿设置。
[0022 ] 7、选择模式:包括遥控、路径规划(A* )、路径规划(弹性带)、脚本编辑器几个功能。
[0023]遥控模式:遥控包括摇杆遥控和控制面板遥控，这两种遥控不是互斥的，可以同时使用，比如在遥杆突然无效的情况下可以点击控制面板上的“停止”按键操控机器人停止运动。若指示灯亮，则表示摇杆可以正常使用，此时“速度”和“角度”编辑框中显示的是摇杆发出的机器人的速度和转动的角度;否则表示摇杆不能正常使用。在摇杆不能正常使用的情况下，可以使用控制面板操作，操作先要输入“速度”和“角度”值，之后点击“前进”、“后退”、“左转”、“右转”等按键来控制机器人运动。
路径规划(A*、弹性带):选择A*规划算法，可根据环境通过点击“目标点”、“必经点”按键来设置目标点、必经点，点击“路径生成”按键，软件会调用PathPlanningAstar ()或PathPlanningElasticO函数，生成路径并显示在环境中，并且路径点也显示在列表当中，此时点击“开始”按键就可以操控机器人按照规定路径运动。
[0024]脚本编辑器:脚本格式有三种，分别为“标识语言+速度+距离;”、“标识语言+角速度+角度”或者“标识语言”(如STOP;)。当格式为“标识语言+角速度+角度;”时，角速度的单位为弧度每秒(rad/s)，角度的单位弧度(rad)。例如，编辑脚本操控机器人以0.5m/s的速度前进5m，再以0.087rad/s的角速度左转1.57rad。可以在编辑框内编写为“FR0NT0.5005.000;LEFT0.0871.570;，，，点击“发送，，按键，触发OnBnClickedVisualeditdialogSendO函数，该函数功能是将脚本信息发送出去。可以将脚本发送到控制器，操控机器人运动。
[0025]本发明的可视化交互仿真环境可以搭建实验所需的虚拟环境，检验仿真机器人运动在可视化交互仿真环境系统中程序是否满足需要，避免直接操作机器人实体可能造成的不必要的损失，降低直接物理实验所带来的不必要损失。
【主权项】
1.一种基于机器人可视化交互式仿真环境的实现方法，其特征在于:它包括积木世界构建步骤和可视化模块运行步骤， 积木世界构建步骤如下: (1)设置仿真区栅格大小； (2)设置仿真环境大小； (3)选中图形，按样例显示； (4)是否拖拽图形进入仿真区，如果是，则进入仿真区；如果不是，则保存拖拽图形； (5)拖拽图形进入仿真区后，判断是否移动或缩放图形，如果是，则对仿真区所选中的图形进行移动或缩放操作;如果不是，则对仿真区所选中的图形保存，最后仿真结束； 可视化模块运行步骤如下: (1)可视化模块打开一个通信通道，并连接到控制器所在主机的特定端口； (2)判断控制器是否收到，如果没有收到，则可视化模块请求控制器发送机器人控制指令，如果收到，则控制器处理接收到的数据并向可视化模块发送数据； (3)判断可视化模块是否收到，如果没有收到，则继续等待控制器发送的数据，如果收至IJ，可视化模块按照接收到的数据移动机器人实现机器人的运动和避障功能，如果没有结束，则返回可视化模块请求控制器发送机器人控制指令； (4)重复步骤(2)(3)直至达到仿真目的后结束仿真进程。
【专利摘要】本发明公开了一种基于机器人可视化交互式仿真环境的实现方法，由鼠标方便的在交互式仿真界面上建立各种不同的户型图、障碍物、起始点、必经点、终止点的设置，通过交互式显示模块可以搭建实验所需的虚拟环境，检验仿真机器人运动在可视化交互仿真环境系统中程序是否满足需要，避免直接操作机器人实体可能造成的不必要的损失，降低直接物理实验所带来的不必要损失。
【IPC分类】G06F9/455
【公开号】CN105468432
【申请号】CN201510798285
【发明人】周继强, 王丽峰, 涂国栋, 刘川, 陈磊, 杨宛璐, 倪琳轩, 张孝勇, 朱洪昌
【申请人】江西洪都航空工业集团有限责任公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月19日