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#contents
*物体が落下する仮想空間の作成 [#c6d40ee5]
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 [#fea2aba6]
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。
**コントローラとは [#c3a3fbd9]
SIGVerseではC++で書かれたコントローラをSIGVerseエンティティにアタッチすることにより初めてエンティティは自律的に行動することができるようになります。ここでは簡単なコントローラの作成方法について説明します。
**エージェントコントローラの作成 [#b9411488]
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
#highlight(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;
}
#include "ControllerEvent.h"
#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:
//シミュレーション開始時に一度だけ呼出される関数onInitの利用を宣言します
void onInit(InitEvent &evt);
//定期的な処理を行うonActionの利用を宣言します
double onAction(ActionEvent&);
//メッセージ受信時に呼び出されます
void onRecvMsg(RecvMsgEvent &evt);
};
void MoveController::onInit(InitEvent &evt) {
}
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
}
void MoveController::onRecvMsg(RecvMsgEvent &evt) {
}
//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。
基本的にコントローラはContorollerクラスを継承して作成します。
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。
**コンパイル [#hf0f4b09]
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 make.sh
//make.sh
// #!/bin/sh
// #SIGVerseソースの場所を指定します。
// export SIG_SRC="/home/<username>/sigverse-201003/include/sigverse"
// #コンパイルを行います。
// make clean
// make
$ emacs Makefile
Makefile
#SIGVerseヘッダファイルの場所指定
SIG_SRC = ../../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 $@ $<
※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
**世界ファイルの作成 [#j3bf1bf8]
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
#highlight(xml){{
<?xml version="1.0" encoding="utf8"?>
<world name="myworld1">
<!--重力の設定-->
<gravity x="0.0" y="-980.7" 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="100.0"/>
<set-attr-value name="z" value="0.0"/>
<!--エージェントの質量設定-->
<set-attr-value name="mass" value="1.0"/>
<!--衝突判定ON-->
<set-attr-value name="collision" value="true"/>
</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、地面との衝突判定を行うため"collision"を"true"に設定しました。
エージェントとしては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。
#highlight(xml:firstline[18]){{
<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はシグバースを実行する場所(sigserver.shがある場所)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。
**シミュレーション開始[#i190b28d]
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-<version>/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"ボタンをクリックしてサーバに接続します。
#ref(./toy_1.PNG,40%)
エージェントToy_Dが世界ファイルで記述した位置(0.0, 100.0, 0.0)でスタンバイしている様子が確認できます。SIGViewerでは目印として原点から三軸方向に短い線が伸びており、赤がx軸、黄色がy軸、緑がz軸であることが確認できます。
次に"START"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。
*エージェントの移動 [#z54adf9a]
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
onActionの中に以下のコードを追加します。
MoveController.cpp
#highlight(cpp:firstline[13]){{
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。
}
}}
↓
#highlight(cpp:firstline[13]){{
double MoveController::onAction(ActionEvent &evt) {
SimObj *obj = getObj(myname()); //自分自身の取得
obj->addForce(0,0,5000); //z軸方向に300[kg・cm/s^2]の力を加える
obj->addForce(0,0,5000); //z軸方向に5000[kg・cm/s^2]の力を加える
return 1.0; //次にonActionが呼ばれるまでの時間を返します。
}
}}
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、1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。SIGVerseシミュレーションにおける時間ステップ幅はデフォルトで0.01秒に設定されているため、力が加わるのは0.01秒間ということになります。
#ref(toy_3.jpg)
力を与える関数setForce以外にも速度を設定するsetVelocity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。
*物理演算用の形状、大きさ、位置の設定 [#n6779cdb]
物理演算で用いるオブジェクトの形状は見た目の形状と異なり、sphere,cube, cylinderで近似されています。デフォルトでは見た目と大体同じ形状、大きさに設定されていますが、これらを設定ファイルで修正することができます。
**設定ファイル修正 [#ofb6b204]
まず、オブジェクトの設定ファイルを編集します。
$ cd ~/sigverse-<version>/share/sigverse/data/xml
$ emacs seToy_D.xml
seToy_D.xmlの中の
<body filename="dummy-body.xml"/>
の下に以下のいずれかを追加します。
***box [#b90fa015]
#highlight(xml:nogutter){{
<!--形状をboxに設定します。-->
<simpleShape type="box">
<!--物理演算形状の位置(見た目の形状からのずれ)を設定します。-->
<position x="0" y="0" z="0"/>
<!--物理演算用の形状のサイズを設定します。-->
<size sx="10" sy="10" sz="10"/>
</simpleShape>
}}
一辺が10の立方体に設定しました。
***sphere [#f0404294]
sphereに設定する場合は以下のように設定します。
#highlight(xml:nogutter){{
<simpleShape type="sphere">
<position x="0" y="0" z="0"/>
<size r="10"/>
</simpleShape>
}}
半径10の球に設定しました。
***cylinder [#z94a7687]
#highlight(xml:nogutter){{
<simpleShape type="cylinder">
<position x="0" y="0" z="0"/>
<size r="3" h="10"/>
</simpleShape>
}}
※2011/10時点ではシリンダ形状の代わりにカプセル型形状を作ります。
底面の円の半径3、円筒の高さ10のシリンダーに設定しました。
※オブジェクトの大きさを0に設定し、物理演算用の形状を作らないことも可能です。
**実行 [#r537a2f8]
再度シグバースを実行してエージェントが落下した時や、力を加えた時の動きの違いを確認してみてください。
*単位系 [#c72a1e70]
SIGVerseでは単位系は以下を用います
|量|名称|記号|
|長さ|センチメートル|cm|
|質量|キログラム|kg|
|時間|秒|s|
|角度|ラジアン|rad|
|速度|センチメートル毎秒|cm/s|
|加速度|センチメートル毎秒毎秒|cm/s^2|
|力|キログラムセンチメートル毎秒毎秒|kg・cm/s^2|
|トルク|ニュートン・センチメートル|N・cm|
*更新履歴 [#s7e27ae3]
*Old version [#s7e27ae3]
-[[動力学シミュレーションのサンプル(v120330, v1.4.8)]]
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[[English version>Samples/Control of humanoid agent]]
#highlight(end)