V-REP, रोबोमॉडलिंग के लिए एक लचीला और स्केलेबल प्लेटफ़ॉर्म है। लेख की निरंतरता

मैं आपको लेख के दूसरे भाग का अनुवाद प्रस्तुत करता हूं, जिसका पहला भाग हम पहले ही प्रकाशित कर चुके हैं, यह यहां पाया जा सकता है ।
पहले भाग में, हम V-REP मॉडलिंग वातावरण से परिचित हुए, मॉडलिंग नियंत्रण विधियों और मॉडलिंग में V-REP को लागू करने की संभावनाओं की जांच की।
अब हम V-REP में मॉडलिंग के कार्यों का अध्ययन करेंगे और V-REP प्लेटफॉर्म का उपयोग करने के कई उदाहरणों पर विचार करेंगे।

V-REP मॉडलिंग फ़ंक्शन
V-REP एक सार्वभौमिक वास्तुकला के आधार पर विकसित किया गया है और इसमें एक मुख्य या केंद्रीय मॉड्यूल नहीं है। इसके बजाय, वी-आरईपी में अपेक्षाकृत अलग कार्यात्मक समूह होते हैं जिन्हें आवश्यकतानुसार चालू या बंद किया जा सकता है।

एक सिमुलेशन परिदृश्य की कल्पना करें जिसमें एक औद्योगिक रोबोट को बक्से लेने और उन्हें किसी अन्य स्थान पर ले जाना है। वी-आरईपी बॉक्स को पकड़ने और धारण करने की गतिशीलता की गणना करता है, और चक्र के अन्य भागों के लिए, जब गतिशील प्रभाव नगण्य होते हैं, गतिज मॉडलिंग करते हैं। यह दृष्टिकोण आपको एक औद्योगिक रोबोट के आंदोलनों को जल्दी और सही तरीके से गणना करने की अनुमति देता है, जो जटिल गतिशील पुस्तकालयों का उपयोग करते हुए पूर्ण सिमुलेशन का काम नहीं करेगा। ऐसे हाइब्रिड सिमुलेशन का उपयोग उचित है जब रोबोट सख्ती से तय हो और पर्यावरण के प्रभाव में न हो।

विभिन्न कार्यात्मकताओं के अनुकूली चयनात्मक समावेश के अलावा, वी-आरईपी उन्हें एक साथ उपयोग कर सकता है, जिससे एक दूसरे के साथ बातचीत करने के लिए मजबूर किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, जब एक ह्यूमनॉइड रोबोट मॉडलिंग करते हैं, तो वी-आरईपी पैर की गतिविधियों को निम्न तरीके से संसाधित कर सकता है: पहला, प्रत्येक पैर के लिए व्युत्क्रम कीनेमेटिक्स की गणना की जाती है (यानी, पूरे पैर की कुल स्थिति वांछित पैर की स्थिति और अभिविन्यास से गणना की जाती है); फिर जोड़ों की स्थिति की गणना डायनामिक्स मॉड्यूल के लक्ष्य के रूप में की जाती है। यह आपको ह्यूमनॉइड आंदोलनों को बहुत सार्वभौमिक तरीके से सेट करने की अनुमति देता है, क्योंकि प्रत्येक पैर के लिए 6-आयामी पथ का एक पुनरावृत्ति प्रस्ताव सौंपा जाएगा: शेष गणना स्वचालित रूप से की जाती हैं।

कार्यक्षमता विशिष्ट स्क्रिप्ट ऑब्जेक्ट या विशिष्ट गणना मॉड्यूल को संदर्भित करती है, जिनमें से प्रत्येक नीचे वर्णित है।

सिमुलेशन वस्तुओं ।

वी-आरईपी सिमुलेशन मॉडल में कई ऑब्जेक्ट या तत्व होते हैं जो एक पेड़ पदानुक्रम में इकट्ठे होते हैं। निम्नलिखित सिमुलेशन दृश्यों को वी-आरईपी द्वारा समर्थित किया जाता है:

• आर्टिक्यूलेशन : तत्व जो दो या दो से अधिक दृश्य वस्तुओं को एक साथ जोड़ते हैं, एक से तीन डिग्री की स्वतंत्रता (प्रिज्मीय, घूर्णी, पेचदार, या गोलाकार) प्रदान करते हैं। वे विभिन्न मोड में काम कर सकते हैं (उदाहरण के लिए, पावर / रोटेशनल मोड में, व्युत्क्रम कीनेमेटीक्स, आदि)

• फार्म : त्रिकोणीय बहुभुज मेष मॉडलिंग और एक ठोस शरीर के दृश्य के लिए उपयोग किया जाता है।

• संपर्क रहित सेंसर (चित्र 3): वे उस आंकड़े के हिस्से की सटीक न्यूनतम दूरी की गणना करते हैं जो कि पता लगाने की सीमा के भीतर है। यह बड़ी संख्या में दिशात्मक किरणों के आधार पर पता लगाने की तुलना में निरंतर और अधिक यथार्थवादी सिमुलेशन प्रदान करता है।

• दृश्य सेंसर : दृश्य सेंसर आपको जटिल दृश्यों और जानकारी को मॉडलिंग दृश्यों (रंग, वस्तुओं का आकार, नक्शा गहराई, आदि) से निकालने की अनुमति देते हैं। अंतर्निहित फ़िल्टरिंग और छवि प्रसंस्करण फ़ंक्शन फ़िल्टरिंग तत्वों का एक ब्लॉक लॉन्च करता है। दृश्य संवेदक RAW चित्र (OpenGL समर्थन) प्राप्त करने के लिए हार्डवेयर त्वरण का उपयोग करते हैं।

• बल सेंसर: वे उन आंकड़ों के बीच कड़ी हैं जो लागू बलों और टोरों को रिकॉर्ड कर सकते हैं, और जो किसी दिए गए सीमा से अधिक होने पर टूट सकते हैं।

• चार्ट : चार्ट्स कई प्रकार के पूर्वनिर्धारित या उपयोगकर्ता डेटा स्ट्रीम रिकॉर्ड कर सकते हैं। डेटा स्ट्रीम तब सीधे प्रदर्शित की जा सकती हैं (किसी दिए गए डेटा प्रकार की समयरेखा), या X / Y रेखांकन, या 3 डी वक्र प्रदर्शित करने के लिए एक दूसरे के साथ संयोजन में।

• कैमरे : वे आपको उन दृश्यों की कल्पना करने की अनुमति देते हैं जो देखने के बिंदु पर निर्भर करते हैं।

• प्रकाश : दृश्य में दृश्य या व्यक्तिगत वस्तुओं को रोशन करना, और कैमरे या दृश्य सेंसर को प्रभावित करना।

• तरीके: वे अंतरिक्ष में एक जटिल आंदोलन का निर्धारण करते हैं (स्वतंत्र रूप से संयुक्त अनुवाद, घुमाव और / या ठहराव का एक क्रम), और उदाहरण के लिए, किसी दिए गए मार्ग के साथ रोबोट वेल्डिंग मशाल को निर्देशित करने के लिए, या आपको कन्वेयर बेल्ट के आंदोलन को निर्दिष्ट करने की अनुमति देता है।

• सामग्री बिंदु : ये सहायक संदर्भ प्रणाली हैं जिनका उपयोग विभिन्न कार्यों के लिए किया जा सकता है। मुख्य रूप से दृश्य में अन्य वस्तुओं के साथ संयोजन में उपयोग किया जाता है।

• मिल्स : फार्म पर काटने के संचालन की सतह की नकल करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है (जैसे, मिलिंग, लेजर कटिंग, आदि)। कम्प्यूटेशनल मॉड्यूल ।





सिमुलेशन ऑब्जेक्ट्स का उपयोग शायद ही कभी स्वतंत्र रूप से किया जाता है, बल्कि वे अन्य वस्तुओं के साथ या संयोजन में काम करते हैं (उदाहरण के लिए, निकटता सेंसर रूपों का पता लगाता है)। इसके अलावा, वी-आरईपी कई गणना मॉड्यूल प्रदान करता है जो सीधे एक या अधिक सिमुलेशन दृश्यों पर काम कर सकते हैं। निम्नलिखित मुख्य गणना मॉड्यूल हैं:

• किनेमैटिक्स मॉड्यूल : आपको किसी भी प्रकार के तंत्र के लिए कीनेमेटिक गणना (प्रत्यक्ष और उलटा) करने की अनुमति देता है (शाखा, बंद, निरर्थक, नेस्टेड लूप, आदि)। मॉड्यूल कम से कम लुप्त होती वर्गों की गणना पर आधारित है।

• गतिशील मॉड्यूल: आपको बुलेट भौतिकी लाइब्रेरी और ओपन डायनेमिक्स इंजन का उपयोग करके ठोस और इंटरैक्शन (टकराव, क्लिंगिंग, आदि) की गणना की गतिशीलता को समायोजित करने की अनुमति देता है। गतिशील प्रणालियों के सिमुलेशन अभी भी प्रारंभिक चरण में हैं और अक्सर अनुमानित संकेतकों पर आधारित होते हैं। परिणामों की पुष्टि करने के लिए, न केवल एक भौतिक इंजन पर भरोसा करना महत्वपूर्ण है।

• टकराव का पता लगाने वाला मॉड्यूल: आपको किसी भी आकार या आकृति के सेट के बीच टकराव की जल्दी से जांच करने की अनुमति देता है। यह मॉड्यूल मॉड्यूल की गतिशीलता की गणना के लिए एल्गोरिदम की प्रतिक्रिया से पूरी तरह से स्वतंत्र है। आयताकार बक्से के बाइनरी ट्री पर आधारित डेटा संरचनाएं त्वरण के लिए उपयोग की जाती हैं। कैशिंग तकनीकों के माध्यम से अतिरिक्त अनुकूलन प्राप्त किया जाता है।

•दूरी की गणना मॉड्यूल (Mech-mech मॉड्यूल) : आप किसी भी आकार (उत्तल, अवतल, खुला, बंद, आदि) या आकृतियों के एक सेट के बीच की गणना की दूरी को कम से कम करने की अनुमति देता है। मॉड्यूल टकराव का पता लगाने वाले मॉड्यूल के समान डेटा संरचनाओं का उपयोग करता है।

• मोशन प्लानिंग मॉड्यूल : रैपिडली -एक्सप्लोरिंग रैंडम ट्री (आरआरटी) एल्गोरिथ्म के आधार पर एक दृष्टिकोण का उपयोग करके होलोनोमिक और गैर-आर्थिक कार्यों का मैनुअल शेड्यूलिंग । काइनेमैटिक पथ नियोजन कार्य भी समर्थित हैं।

बहुमुखी प्रतिभा के लिए, उपरोक्त मॉड्यूल सामान्य रूप में लागू किए जाते हैं। वी-आरईपी के साथ उनके एकीकरण के लक्ष्य कुछ-कुछ अंतर्निहित स्क्रिप्ट के एकीकरण के समान हैं, जो कि लेख के पहले भाग में वर्णित हैं। सिमुलेशन या सिमुलेशन मॉडल के विशाल बहुमत को किसी विशिष्ट उपकरण की आवश्यकता नहीं होती है, बुनियादी उपकरणों का एक अच्छा पर्याप्त सेट। यदि उपकरण सिम्युलेटर में एकीकृत होते हैं, और उनके कार्य जो सीधे सिमुलेशन मॉडल से संबंधित होते हैं, तो मॉडल बेहद आसानी से पोर्टेबल हो जाता है। सिमुलेशन मॉडल को एक मॉडल फ़ाइल का उपयोग करके किसी अन्य मशीन या प्लेटफ़ॉर्म पर लॉन्च किया जाता है: प्लगइन को फिर से स्थापित करने, स्थापित करने या पुनरारंभ करने की कोई आवश्यकता नहीं है। इसी तरह, यह मॉडल को अत्यधिक स्केलेबल बनाता है: मॉडल का दोहराव स्रोत कोड को बदलने की आवश्यकता के बिना कार्यक्षमता को बनाए रखता है।अनुकृति प्रक्रिया के दौरान भी दोहराव प्रक्रिया को अंजाम दिया जा सकता है।

विशिष्ट सिमुलेशन मॉडल का समर्थन करने के लिए प्लगइन्स के साथ कार्यक्षमता का विस्तार करने के लिए पारंपरिक दृष्टिकोण भी वी-आरईपी में समर्थित है।

उदाहरण
कुछ मामलों में, नकली इकाई से अलग से नियंत्रक का उपयोग करना असंभव है। एक नियम के रूप में, यह रोबोट के मुख्य नियंत्रक के साथ काम करते समय होता है, जिसमें बहुत जटिल तत्व शामिल होते हैं। या जब नियंत्रक को मूल रूप से चलना चाहिए। लेकिन दूसरी ओर, क्या वास्तव में प्रत्येक छोटे सेंसर, नए अतिरिक्त फीचर या छोटे फ़ंक्शन के लिए अपना स्वयं का प्लगइन बनाना आवश्यक है? निम्नलिखित तीन उदाहरण वी-आरईपी में पेश किए गए सिमुलेशन मॉडल की आकर्षक बहुमुखी प्रतिभा और पोर्टेबिलिटी को चित्रित करते हैं।

1) लेजर स्कैनर मॉडल

चित्रा 4 वी-आरईपी में एक लेजर स्कैनर का एक मॉडल दिखाता है। मॉडल में एक आवास या आवरण, एक काज, एक निकटता संवेदक काज में स्थापित होता है।
इंटरप्टिंग चाइल्ड स्क्रिप्ट सेंसर बॉडी से जुड़ी होती है और किसी दिए गए एंगल को जॉइंट को हिलाने के लिए जिम्मेदार होती है, प्रॉक्सिमिटी सेंसर को रीड करती है, मॉडलिंग सीन (और कॉन्टैक्ट के पॉइंट्स) में प्रिमिटिव लाइन्स जेनरेट करती है, फिर नेक्स्ट एंगुलर पोजिशन में जाती है। चूंकि बाल लिपि को मुख्य सूत्र में क्रियान्वित किया जाता है, इसलिए यह संयुक्त के कई कोणीय पदों के रूप में कार्य करता है क्योंकि यह संयुक्त अनुकरण के दौरान स्थानांतरित हुआ।

आप मॉडल को सिमुलेशन दृश्य में खींच सकते हैं और यह तुरंत काम करना शुरू कर देगा। पूरे मॉडल को एक फ़ाइल में रखा गया है, जो अन्य प्लेटफार्मों पर प्रत्यक्ष उपयोग के लिए भी उपयुक्त है और वर्तमान और भविष्य के वी-आरईपी के साथ संगत है। एक मॉडल को आवश्यकतानुसार कई बार दोहराया जा सकता है, और यदि आवश्यक हो तो इसका नियंत्रण कोड बदला जा सकता है।



अन्य मॉडल उसी तरह से बनाए जा सकते हैं, चाहे वह पेंटिंग के लिए पेन हो, पेंटिंग नोजल हो, ग्रिप हो, ब्लॉट डिटेक्शन कैमरा हो या पूरा रोबोट।

2) समानांतर जोड़तोड़ के सिमुलेशन मॉडल

चित्र 5 एक दूरस्थ एपीआई के माध्यम से जुड़ने वाले बाहरी अनुप्रयोग से प्रत्यक्ष कीनेमेटीक्स मोड में नियंत्रित समानांतर जोड़तोड़ का एक मॉडल दिखाता है। सभी बाधाओं को सही ढंग से संभालने के लिए, मॉडल वी-आरईपी किनेमैटिक्स मॉड्यूल के माध्यम से काम करता है। चूंकि इससे जुड़ी सभी कीनेमेटिक समस्याएं एक मॉडल से जुड़ी हैं, इसलिए यह मॉडल आत्मनिर्भर है, आसानी से नकल की जाती है, और अन्य प्लेटफार्मों पर चलती है। मॉडल की भौतिक स्केलिंग, जो वी-आरईपी द्वारा समर्थित एक और विशेषता है, स्वचालित रूप से सभी कीनेमेटिक कार्यों (दूसरों के बीच) को समायोजित करेगा और कोड को बदलने की आवश्यकता के बिना आंतरिक किनेमैटिक्स को छोड़ देगा।



3) एक स्मार्ट व्यक्ति का सिमुलेशन मॉडल

चित्र 6 एक मानव सिमुलेशन मॉडल दिखाता है जो उसकी वर्तमान स्थिति और वांछित अंत स्थिति के बीच प्रक्षेपवक्र की योजना बनाने के कार्यों को करता है। जबकि पथ नियोजन कार्य स्वयं वी-आरईपी पथ नियोजन मॉड्यूल में किया जाता है, एक बच्चे की स्क्रिप्ट जो मॉडल से जुड़ी होती है, हथियार और पैरों की क्रियाओं की गणना को कॉल करती है, उन्हें क्रिया में लगाती है और सही तरीके से गणना पथ के साथ मॉडल को स्थानांतरित करती है। इस मामले में, मॉडल पूरी तरह से स्वायत्त और पूरी तरह से पोर्टेबल भी है।



निष्कर्ष

V-REP एक बहुमुखी और स्केलेबल मॉडलिंग वातावरण है। नियंत्रकों के लिए कई अलग-अलग प्रोग्रामिंग तकनीकों की पेशकश, साथ ही सिमुलेशन मॉडल में नियंत्रकों और कार्यों को एकीकृत करने की क्षमता, यह प्रोग्रामर के लिए उपयोगकर्ताओं के लिए तैनाती जटिलता को कम करना और करना आसान बनाता है।

आज तक, V-REP वैज्ञानिक और औद्योगिक क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले एक मजबूत और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले रोबोट और नियंत्रक सिम्युलेटर में विकसित हुआ है। यह विभिन्न प्रकार के कार्य करता है: सिस्टम की जाँच करने से, एल्गोरिदम को अनुकूलित करने, औद्योगिक स्वचालन में जटिल असेंबली सर्किट को मॉडलिंग करने, रोबोट और नियंत्रकों के लिए शेड्यूलिंग कार्यों के लिए।

लेख लेखक: marc@coppeliarobotics.com
एरिक रोमर, व्याख्याता, कैम्पिनास स्टेट यूनिवर्सिटी, ब्राज़ील
सूर्य सिंह, क्वींसलैंड विश्वविद्यालय, ऑस्ट्रेलिया
के प्रोफेसर मार्क फ्रेजे, कोपलिया रोबोटिक्स, स्विट्जरलैंड के सीईओ।

अनुवाद: एलेस खानिवा, रोबोट्नोपार्क नेविगेटर परिसर, कज़ान।

Source: https://habr.com/ru/post/hi385725/