動力學仿真引擎ODE的學習筆記,C#演示(一)

本文轉載自查看原文 2016-08-12 15:56 3194 3d仿真/ C#技術/ 動力學仿真/ 工控--3D仿真/Opengl

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一．ODE介紹與平台搭建．

接觸到動力學仿真引擎，是因為筆者的一款PLC仿真軟件需要3D仿真．我需要達到的效果是，以3D方式構建出工控行業中常見的元件，比如感應器，氣缸，機械手，拉帶．這些元件在場景中通過用戶的組合擺放，設置好相關的屬性后，可以通過我的ＰＬＣ仿真器程序的輸入輸出與其進行交互，產生機器動作的3D仿真效果．

比如這樣一個場景：

機械手把產品放置在拉帶上，ＰＬＣ輸出信號讓拉帶正方向轉動，拉帶帶動產品移動，如果產品類型為ＮＧ，ＰＬＣ在指定位置會輸出信號讓氣缸推出，把產品推到ＮＧ盒子里．如果為ＯＫ品，產品走到拉帶尾部，自由落體到ＯＫ盒子里．

筆者參考了一些3d仿真軟件，在處理上面場景的時候，是使用的固定算法處理產品和機器機構動作間的交互，也就是說，並非是基於真實物理上的模擬．這樣編程比較容易，缺點是，每一種場景都要編寫固定的交互代碼．如果需要增加新的場景，就必須編寫配套的場景交互代碼，通用性差．

我設想中的效果應該是像組態軟件一樣，每種元件，都可以設置自己的屬性和事件，甚至是腳本代碼．用戶只需要把這些元件組合起來，就能生成自己想要的場景，再用ＰＬＣ的程序對這個場景加以控制．只是目前見過的組態軟件的元件都是2D的，不是我設想的3D效果．實際上我設想的效果其實是一種3D效果的組態軟件．

如果要讓這些3D元件任意組合后，也可以相互作用，就必須引入動力學仿真引擎．回到上面筆者設想的場景．機器手把產品放置到拉帶上，這是一種關節運動．產品跟隨着拉帶一起走，這個可以通過向產品施加固定的力來實現．產品在拉帶上不會因為引力穿透拉帶往下沉，是因為產品與拉帶都是剛體，它們之間有相互力的作用的原因．產品走到拉帶尾部，應該是以自由落體方式掉下去．當掉到ＯＫ產品盒子里時，因為盒子是個凹體的剛性容器，兩者產生碰撞，產品不會穿透盒子沉下去．

動力學仿真引擎比較有名氣的是ODE(Open Dynamics Engine) ，貌似是款日本人的開源且免費的仿真引擎．聽說有幾款游戲也使用它做物理仿真．

當然這個不是筆者關注它的主要原因．由於筆者使用的開發語言是Ｃ＃，而其名的Ｃ＃的 OPENGL框架taoframework里面是剛好有一個ODE的庫．因此才正中重筆者下懷，決定開始研究ＯＤＥ，至於其它的動力學引擎，再優秀也不予考慮了．

OpenGL和動力學仿真方面的應用，果真不是Ｃ＃善長的東西，百度一下這方面的資料，都是Ｃ++的天下，基本上沒太多Ｃ＃相關的代碼供參考，你能做的，就是把Ｃ＋＋的東西轉換過來，對於我來說，c++就是惡夢．筆者是從事工業控制行業的軟件工程師，前幾年，手里有一款激光測厚儀的代碼，因為是前任工程師的產物，我維護了它幾年，毛病不斷．可憐啊，因為它往珠海那家工廠跑了無數次，做夢都詛咒那破代碼，說起來都是淚呀．

對於工控行業來說，對比諸多語言，c#開發效率算是不錯的，能讓你能愉快的玩耍，還有一點很重要，就是它能裝Ｂ，因為它是門語法優雅的語言．＾＿＾

筆者計划把ODE的研究結果，寫成一個系列的教程，心里面感覺也算是給使用Ｃ＃做同樣工作的朋友的做了點小小的貢獻吧．

接下來說下平台的搭建：

首先下載最新的ode，地址為：http://ode.org/download.html

解壓，打開ode根目錄下的build文件夾，里面有個premake4.exe.

打開命令行，在命令行中打開至build文件夾，輸入：premake4 --help,可以查看premake4的一些可選參數，

此處我只需要帶demo編譯，於是輸入 premake4 --with-demos vs2010

這樣，在build文件夾下面就生成了一個文件夾，vs2010，打開vs2010文件夾，里面就生成了demo的項目文件和解決方案文件，打開ode.sln編譯就可以了。