Webots学习笔记—四轮小车的模型搭建和简单控制

前言

Webots是一款开源的多平台机器人仿真软件，为机器人的建模、编程和仿真提供了完整的开发环境（具体有关Webots的功能请咨询度娘），总之就是一个很牛逼的仿真软件。

软件可以在官网上免费安装：http://www.cyberbotics.com/
或者这个网盘里有最新版Webots的安装包：https://pan.baidu.com/s/1z8sv032KUfKygL3iQxP02g 提取码：1dyc

现在网络上Webots相关的中文资料较少，但是Webots官方提供了非常齐全的用户手册和参考指南（可以在官网上找到），但是是全英的，阅读起来可能会有点吃力，建议大家可以善用网页翻译功能。这里给大家官方参考文档的pdf：https://pan.baidu.com/s/1-_seuT8FSkb5m-iBLgLwUg 提取码：hmew

官方给的User Guaid里面有入门教程tutorial，B站上也有几个入门教程视频，大家可以跟着学习一下。

四轮小车模型搭建

我们将按照以下这个框图来搭建一个四轮小车

1. 插入背景

点击导航栏的向导→新项目目录，然后一直点击下一步最后完成就行了，注意文件名尽量不要用中文。
然后我们就有这四个节点：

点击上方的+号

选择电机PROTO nodes→objects→floors然后自己选一个地板，我用的是UnevenTerrain，然后左边就会出现出现这个节点，设置地板的大小为5 0 5。
至此，背景的添加就完成了

这个可以调整视图：
鼠标右键可以平移，滚轮可以缩放，左键可以旋转。

2. 添加车身

还是点击那个＋号，点击BASE nodes→Robots

设置Robots的translation为0 0.1 0（修改坐标原点位置）

在机器人变量模型中的children属性中添加一个Shape节点（在Base nodes里），并设置该shape节点的 appearance 属性（修改外观）和 geometry属性，其中geometry属性设置为box




设置box的长宽高为0.1×0.05×0.2

就出现一个这样的立方体

点击children下面的Shape，更改名字为body
在Shape下面找到这两个结点，分别添加它的碰撞属性和物理参数


至此车身就构建完成了，记得随手保存，点击运行，车身就会掉下来落到地面（如果车身掉下去不见了，就是碰撞属性没有设置好），再点击复位。

3. 添加车轮

在之前的children下再添加一个HingeJoint节点
在jointParameters节点和device节点下添加铰链属性和电机

在endPoints属性中添加一个solid节点， 在solid下的children属性中添加一个Shape节点，设置外观和几何属性（几何属性为圆柱体 Cylinder），高度为0.02，半径为0.04。设置完以后更改Shape的名字为wheel，然后同样方法设置碰撞属性和物理系数





然后设置endPoint Solid节点下的translation和rotation，修改轮子的坐标和旋转角

在device中更改电机的名字为wheel1

至此，我们一个轮子就建成了
复制这个HingeJoint节点，复制三次，再更改一下坐标，就可以得到另外三个车轮（车轮2是车轮1对面那个，车轮3是车轮1旁边那个）。四个轮子的坐标分别为（0.06 0 0.06）、（-0.06 0 0.06）、（0.06 0 -0.05）、（-0.06 0 -0.05）这里注意其他三个轮子device下的名字要分别修改成wheel2，wheel3和wheel4，为了程序能够识别电机并控制


最后我们需要设置四个轮子的转轴在四个轮子的圆心处，在第一个HingeJoint下的jointParameters下修改anchor的值，让他处于第一个轮子的圆心位置处
同样的方法修改第二个轮子的anchor值为-0.06 0 0.06，第三个为0.06 0 -0.05，第四个为-0.06 0 -0.05。ctrl+F5可以查看旋转轴，为黑线
至此，我们的四轮小车的模型就搭建完毕了（记得保存）。此时，我们点击运行按钮，小车应该能稳稳的停在地面上

简单控制

点击向导→新机器人控制器，选择C语言，选择Webots，文件名自己定，我这里是go_forward，点击完成。此时，右边会出现一个代码编辑区

输出下面这个代码

/*
 * File:          control.c
 * Date:
 * Description:
 * Author:
 * Modifications:
 */

/*
 * You may need to add include files like  or
 * , etc.
 */
#include 
#include 

/*
 * You may want to add macros here.
 */
#define TIME_STEP 64

/*
 * This is the main program.
 * The arguments of the main function can be specified by the
 * "controllerArgs" field of the Robot node
 */
 
int main(int argc, char **argv) {
  /* necessary to initialize webots stuff */
  wb_robot_init();
  /*
   * You should declare here WbDeviceTag variables for storing
   * robot devices like this:
   *  WbDeviceTag my_sensor = wb_robot_get_device("my_sensor");
   *  WbDeviceTag my_actuator = wb_robot_get_device("my_actuator");
   */
   
     WbDeviceTag motors[4];
  char motors_names[4][8] = {"wheel1", "wheel2", "wheel3", "wheel4"};
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    motors[i] = wb_robot_get_device(motors_names[i]);
    wb_motor_set_position(motors[i], INFINITY);
    wb_motor_set_velocity(motors[i],0);
  }

  /* main loop
   * Perform simulation steps of TIME_STEP milliseconds
   * and leave the loop when the simulation is over
   */
  while (wb_robot_step(TIME_STEP) != -1) {
    /*
     * Read the sensors :
     * Enter here functions to read sensor data, like:
     *  double val = wb_distance_sensor_get_value(my_sensor);
     */
    double left_speed = 2.0;
    double right_speed = 2.0;
    /* Process sensor data here */
    wb_motor_set_velocity(motors[0],left_speed);
    wb_motor_set_velocity(motors[1],right_speed);
    wb_motor_set_velocity(motors[2],left_speed);
    wb_motor_set_velocity(motors[3],right_speed);
    /*
     * Enter here functions to send actuator commands, like:
     * wb_motor_set_position(my_actuator, 10.0);
     */
  };

  /* Enter your cleanup code here */

  /* This is necessary to cleanup webots resources */
  wb_robot_cleanup();

  return 0;
}

点击右上角的
完成编译(代码亲测没有错误，如果出错可能是电机名称设置有误)，如果有错误则修改到没有错误为止。编译完成后弹出窗口点击reload→discard

在左边Robot节点下我们找到controller，选择我们写好的go_forward文件


点击运行，就会看到我们的小车开始往前行走，修改代码中的left_speed和right_speed的值可以改变小车的行进速度，最大不能超过10。至此，我们第一个项目到此就圆满完成啦！

写在最后

这次我们学习了四轮小车的模型搭建和简单的控制，下次我将给大家介绍距离传感器并且实现小车的避障。

由于我也是刚刚入门Webots的小白，可能有一些地方写的不太准确，欢迎大佬批评指正。如果大家有什么不懂的也可以在评论区写下或者私聊我！