Backup of 動力学シミュレーションのサンプル(v120330, v1.4.8)(No. 35)

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物体が落下する仮想空間の作成
エージェントの移動

物体が落下する仮想空間の作成 †

ここでは物体を落下させる動力学シミュレーションを行う新しい仮想空間を作成します。

ディレクトリ構造 †

インストールしたパッケージのディレクトリ構造は以下のようになります。

sigverse-<version>
      |
      |---bin
      |---include
      |     +----sigverse       
      +---shared 
            +----sigverse
                    +----data
                    |     |----xml
                    |     +----shape
                    |----etc
                    |----jar
                    +----samples

まず自分の好きな場所（たとえばホームディレクトリ）にディレクトリを作りそこを作業場所とします。 ※このチュートリアルではsigverse-<version>/binに新しくディレクトリを作りそこを作業場所とします。

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エージェントコントローラの作成 †

簡単なエージェントコントローラを作成します。エージェントとは仮想世界で自律動作を行う物体のことを言います。まずSIGVerseの sigverse-<version>/binに移動します。

$ cd ~/sigverse-<version>/bin

ここに新しいディレクトリを作成します。

$ mkdir NewWorld
$ cd NewWorld

emacsまたはviなどのエディタを使ってMoveController.cppファイルを作成します。

$ emacs MoveController.cpp

MoveController.cpp

#include "Controller.h"
#include "Logger.h"

//ControllerのサブクラスMoveControllerの宣言します。
class MoveController : public Controller {
public:

  //定期的な処理を行うonActionの利用を宣言します。
  double onAction(ActionEvent&);
};


double MoveController::onAction(ActionEvent &evt) {
  return 5.0;      //次にonActionが呼ばれるまでの時間を返します。
}

//自身のインスタンスをSIGVerseに返します。
extern "C" Controller * createController() {
     return new MoveController;
}

※ファイル保存時にコードシステムを聞かれたら今後すべてutf-8を指定してください。

これは何もしないコントローラです。5秒ごとに何もしない関数onActionが呼び出されます。

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コンパイル †

次に作成したコードのコンパイルを行うためのmakefileを作成します。

$ emacs Makefile

Makefile

#SIGVerseソースの場所指定
SIG_SRC  = /home/<username>/sigverse-<version>/include/sigverse

#オブジェクトファイルの指定
OBJS     = MoveController.so

all: $(OBJS)

#コンパイルを行います。
./%.so: ./%.cpp
        g++ -DCONTROLLER -DNDEBUG -DUSE_ODE -DdDOUBLE -I$(SIG_SRC) -I$(SIG_SRC)/comm/controller  -fPIC -shared -o $@   $<

※<username>はユーザー名、<version>はバージョン番号に置き換えます。コマンド行のg++の前のスペースはTabですので注意してください。

makeを実行します。

$ make

MoveController.soが作成されていればコンパイル成功です。

$ ls
Makefile  MoveController.cpp  MoveController.so

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世界ファイルの作成 †

次に仮想世界の設定を記述した世界ファイルを作成します。世界ファイルでは仮想世界に登場するエージェントの設定を行います。

世界ファイルをsigverse-<version>/share/sigverse/data/xmlに作成します。

$ cd ~/sigverse-<version>/share/sigverse/data/xml
$ emacs NewWorld.xml

NewWorld.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf8"?>
<world name="newworld">

<!--重力の設定-->
  <gravity x="0.0" y="-9.8" z="0.0"/>  
 
<!--エージェントToy_Dのインスタンス作成-->
  <instanciate class="seToy_D.xml">

<!--エージェント名-->
        <set-attr-value name="name" value="Toy_D"/>  

<!--C++言語の指定-->
        <set-attr-value name="language" value="c++"/> 

<!--作成したコントローラの指定-->
        <set-attr-value name="implementation"
value="./NewWorld/MoveController.so"/>

<!--動力学演算フラグ-->
        <set-attr-value name="dynamics" value="true"/>
 
<!--エージェントの最初の位置(x,y,z)-->
        <set-attr-value name="x" value="0.0"/>
        <set-attr-value name="y" value="18.0"/>
        <set-attr-value name="z" value="5.0"/>
 
 </instanciate>
</world>

ここでは動力学シミュレーションを行うため"dynamics"を"true"に設定しました。また、エージェントとしてseToy_D.xmlというファイルを読み込むように設定しています。さまざまなエージェントやエンティティの形状ファイル（x3d,wrlファイル）やそれに付随したxmlファイルがあらかじめ用意されているので、それを用います。

作成したコントローラの指定は以下のように設定しました。

       <set-attr-value name="implementation"　value="./NewWorld/MoveController.so"/>

作成したコントローラのパスを指定するときにインストール先のsigserver.shがある場所(/home/sigverse-<version>/bin)からの相対パス、または絶対パスを指定します。

これで準備は完了です。

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シミュレーション開始 †

それではSIGVerseを起動してみます。 sigverseを起動するにはシグバースインストール先の~/sigverse-<version>/binにあるシェルスクリプトsigserver.shを使って実行します。

わざわざディレクトリを移動するのが面倒な場合は

$ export PATH=$PATH:/home/<username>/sigverse-110810/bin

でシェルスクリプトがあるディレクトリのパスを通しておきます。また、作業場所にこのファイルをコピーして使用することもできます。

$ cd ~/sigverse-<version>/bin
$ ./sigserver.sh -w NewWorld.xml -p 9001
      :
      :
[SYS]  waiting for connection...
[SYS]  Controller attached to "Toy_D"
[SYS]  127.0.0.1 connected
[SYS]  Toy_D : dataport
[SYS]  127.0.0.1 connected

この時-wオプションで作成した世界ファイルを指定します。（何も指定しないときはMyWorld.xmlが読み込まれます。）

xmlファイルの中で今回作成したコントローラを指定したので、SIGVerseの起動と同時に自動的にエージェント"Toy_D"にアタッチされました。次にSIGViewerを起動して接続するホスト名とポート番号を入力し、Connect to SimServerボタンをクリックしてサーバに接続します。

エージェントToy_Dが世界ファイルで記述した位置(0.0, 18.0, 5.0)でスタンバイしている様子が確認できます。SIGVerseではy方向が高さになります。

次にSIM_CTRL_CMDの枠の中がSTARTとなっている状態でSendボタンを押してシミュレーションを開始します。

シミュレーションが開始し、エージェント（toy_D)が地面に落下して弾んでいるのが確認できます。

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エージェントの移動 †

次にエージェントに力を与えて移動させます。MoveController.cppを修正します。

$ cd NewWorld
$ emacs MoveController.cpp

double MoveController::onAction(ActionEvent &evt) {　の下に以下の２行を追加します。

SimObj *obj = getObj(myname());  //自分自身の取得
obj->setForce(0,0,300);         //z軸方向に300[N]の力を加える

コンパイルして実行します。

$ make
$ cd ..
$ ./sigserver.sh -w NewWorld.xml -p 9001

SIGViewerで確認すると、５秒に一回エージェントがz方向に力が加えられて、移動しているのがわかります。

力を与える関数setForce以外にも加速度を設定するsetAccelやトルクを設定するsetTorqueなどもあるのでいろいろ試してみると面白いと思います。

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