2. XÂY DỰNG MÔI TRƯỜNG MÔ PHỎNG BẰNG 3D ANIMATION EDITOR TRONG MATLAB
2.2. Dựng lại mơ hình mơ phỏng trong 3D Animation Editor
2.2.1. Cài đặt trình chỉnh sửa V-REALM trong Matlab
Mơi trường V-REALM giúp chúng ta chỉnh sửa các khối mô phỏng đơn giản và nhanh chóng. Các bước cài đặt sẽ được trình bày lần lượt dưới đây:
Bước 1: Gõ vrinstall –install editor tại command window của Matlab
Bước 2: Kiểm tra xem trình chỉnh sửa v-realm đã được cài đặt hay chưa sau khi thực hiện bước 1 bằng lệnh vrinstalll –check. Nếu kết quả trả về phần VRML editor là installed thì v-realm đã cài đặt thành cơng.
Hình 0.11: Kiểm tra v-realm đã được cài hay chưa
Bước 3: Trên hình 0.11 thơng báo External VRML Viewer với trạng thái là
installed, tuy nhiên nếu máy dùng lần đầu phần mơ phỏng này thì phần đó sẽ hiển
thị “not installed”. Vì vậy ta cần cài đặt trình Viewer cho máy bằng cách gõ lệnhvrinstall -install viewer.
Hình 0.12: Cài VRML Viewer
Bước 4: Sau khi gõ xong lệnh ở bước 3 sẽ hiện dịng thơng báo lựa chọn chế độ hiển thị dùng OpenGL hoặc Direct3D. Nếu ta khơng biết dùng cái nào thì có thể chọn ‘d’ để cài đặt sử dụng Direct3D (vì thường dùng Matlab trong Windows).
Hình 0.13: Bảng cài đặt phần mềm blaxxun Contact sau bước chọn 4
Bước 5: Thực hiện cài đặt phần mềm Blaxxun Contact bình thường theo các bước hiển thị trong phần cài đặt của nó
Bước 6: Kiểm tra xem đã cài đặt thành công hay chưa bằng cách gõ vrinstall-check. Nếu kết quả trả về dòng thơng báo như hình dưới đây là đã cài đặt thành cơng.
Hình 0.14: Kết quả trả về khi cài đặt thành cơng
phần VRML editor và VRML viewer Bước 7: Chọn trình chỉnh sửa mặc định trong Matlab
Từ thanh công cụ của Matlab, trong tab Home, phần Environment, ta chọn
Preferences > Simulink 3D Animation.
Hình 0.15: Vào phần thiết lập
Sau khi chọn bấm Apply sau đó OK để thốt. Thực hiện bước này thì từ này về sau mơi trường V-Realm Builder sẽ được chọn làm môi trường tạo mô phỏng mặc định. Như vậy sau bước này ta đã hoàn thành xong việc thiết lập các công cụ cơ bản để mô phỏng.
2.2.2. Mô phỏng và điều khiển các khối trong môi trường 3D Animation
Đầu tiên ta cần khởi động toolbox 3D World Editor để vào môi trường thiết kế mô phỏng. Trên thanh công cụ của Matlab ta chuyển sang tab Apps, và chọn phần biểu tượng như hình dưới đây:
Hình 0.17: Vào mơi trường 3D Worlds Editor
Hình 0.18: Mơi trường 3D World Editor
Trên hình 0.18 là mơi trường 3D World Editor ta có thể chỉnh sửa để mơ phỏng trực tiếp ở đây. Tuy nhiên việc đó sẽ khó khăn, ta sẽ dùng V-Realm để đơn giản. Để vào
V-Realm ta chỉ cần chọn File > New hoặc kích vào biểu tượng được khoanh trịn như dưới đây.
Hình 0.19: Cách vào V-Realm trong 3D Worlds Editor
Hình 0.20: Giao diện chương trình V-Realm Builder
Sau khi đã vào được môi trường V-Realm bước tiếp theo ta chọn file > open hoặc biểu tượng để mở file wrl đã lưu.
Để thêm vào độ sinh động và trực quan hơn ta kích vào biểu tượng để chọn màu nền. Sau khi đã chọn xong màu nền, ta điều chỉnh góc nhìn để có thể hiển thị trong môi trường mô phỏng. Để sử dụng con trỏ điều khiển các góc nhìn ta kích vào biểu tượng để di chuyển mơ hình.
Bước tiếp theo kích vào phần và chọn vào biểu tượng để thêm góc nhìn. Để thay đổi tên sẽ hiện trong khi kích vào thanh viewpoint ở mơi trường mơ phỏng ta có thể chọn phần desciption trong ơ Viewpoint và sửa nó thành tên mà mình muốn ứng với vị trí góc nhìn của vật hiện tại.
Hình 0.22: Ghi lại tên cho góc nhìn hiện tại
Trên mục ‘set_bind’ hình 0.22 ta nháy đúp vào chọn thuộc tính thành True để chọn góc nhìn đó. Muốn hiệu chỉnh hướng và vị trí của mơ hình trong mơi trường ảo ta chọn vào orientation và position. Ví dụ chọn phần orientation ta sẽ thấy hình ảnh như sau:
Hình 0.23: Hiệu chỉnh hướng nhìn
Nếu muốn hiệu chỉnh thơng số nào trong 4 thơng số trên ta chỉ cần kích vào nó và nhập số mong muốn, hoặc đơn giản là di chuyển thanh trượt, kết quả sẽ hiển thị ngay trên mô hình mơ phỏng. Khi đã ưng ý ta chọn OK để chấp nhận hướng hiện tại. Việc thay đổi vị trí (position) cũng được thực hiện tương tự như vậy.
Bước tiếp theo ta đổi tên từng khâu của robot hay của vật thể bất kì mà ta muốn mơ phỏng để tiện quản lý. Muốn đổi tên rất đơn giản ta chỉ cần bấm chuột trái vào vị trí muốn đổi, nhả chuột trái, bấm phím Alt, nhả phím ra và bấm tiếp chuột trái để đổi tên. Để đổi cho đúng ta có thể kích vào phần ‘Indexed Face Set’ để quan sát hình dạng của khâu đó, tránh trường hợp sai xót.
Hình 0.24: Indexed Face Set của một khâu
Kết hợp các khâu lại với nhau để mô phỏng(chỉ dụng trong trường hợp robot chuỗi):
Việc các khâu của robot liên hệ với nhau theo dạng chuỗi, vậy nên ở đây ý tưởng của ta sẽ là biến các khâu phía sau trở thành nhánh con(children) của khâu trước. Cách làm như sau:
Bước 1: Đổi tên từng khâu và lưu lại
Bước 2: Quay lại môi trường 3D Worlds Editor và mở file wrl ta vừa lưu trong V- Realm
Bước 3: Cắt tồn bộ thuộc tính của khâu phía sau và gắn vào phần ‘children’ của khâu trước
Hình 0.25: Chuyển 1 khâu vào thành hàm con của khâu khác
Sau khi đã chọn Cut, ta phải dán nó vào phần thuộc tính ‘children’ của khâu trước Ta làm tương tự với các khâu phía sau, lưu ý rằng việc này phải là liên tiếp. Có nghĩa là khâu sau được gắn vào phần ‘children (MFNode)’ của khâu liền ngay trước. Sau khi đã làm các bước trên và lưu lại ta sẽ thu được kết quả mơ phỏng sau:
Hình 0.26: Kết quả đạt được đối với eRobot
Để có thể mơ phỏng được ta làm như sau:
Bước 1: Đặt tên cho môi trường ảo mà ta sẽ mở, giả sử với trường hợp eRobot ta sẽ gõ như sau:eRobot = vrworld(‘file wrl sau khi thiết kế’). Lưu ý có dấu nháy đơn.
Nếu ta muốn đóng lại chỉ cần gõ:vrclose(eRobot),và nếu muốn xóa bỏ tồn bộ các biến về môi trường mô phỏng này để tránh hiện tượng lỗi khi mô phỏng ta chỉ cần gõ lệnh: vrclear(‘-force’)
Đến đây việc đặt tên cho từng khâu là rất cần thiết vì ta cần đặt giá trị các góc vào đó để mơ phỏng. Với eRobot việc đó được thực hiện như dưới hình:
Hình 0.27: Điều khiển các góc quay
Có một lưu ý nhỏ ở đây đó là hệ trục tọa độ ở trong môi trường mô phỏng này không giống với quy định của robotics. Ở đây trục y là trục thẳng đứng, trục x là trục hướng từ trái sang phải, trục z là trục hướng từ trong ra ngồi màn hình. Với eRobot có 6 bậc tự do tồn khớp quay nên ta sử dụng lớp ‘rotation’ để đưa góc quay vào đó. Trường hợp là khớp tịnh tiến ta chỉ cần đưa và lớp ‘translation’ để thay thế.