專利名稱：柔性繩索的仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種繩索的仿真方法，尤其涉及一種柔性繩索的仿真方法。
技術(shù)背景
柔性繩索的仿真是計(jì)算機(jī)仿真研究中的難點(diǎn)之一，繩索的動(dòng)力學(xué)行為非常復(fù)雜， 過去的仿真一直是程序設(shè)計(jì)者人為設(shè)定的行為腳本來實(shí)現(xiàn)的，這種方法的缺點(diǎn)是繩索仿真逼真度不夠，代碼復(fù)雜，程序可移植性差
1.逼真度不夠表現(xiàn)在人為設(shè)定的行為腳本不能完全涵蓋繩索運(yùn)動(dòng)特征，而在仿真系統(tǒng)中繩索的運(yùn)動(dòng)及碰撞情況具有不可預(yù)測性，這就更加大了編寫行為腳本的難度。再者還有行為腳本是基于動(dòng)力學(xué)公式編寫出來的，理論性太強(qiáng)，情景太過理想化，尤其是繩索的運(yùn)動(dòng)為非線性運(yùn)動(dòng)，繩索之間的力的約束為變力(沒有現(xiàn)成的物理學(xué)公式可以利用)，這樣編寫出的行為腳本就更難具有真實(shí)性了。
2.代碼復(fù)雜體現(xiàn)在繩索的動(dòng)力學(xué)行為是靠有限的行為腳本來執(zhí)行，而行為腳本的編寫是個(gè)復(fù)雜的過程，需要考慮非常多的情況來一一作出判斷，執(zhí)行不同的行為，繩索的受力及運(yùn)動(dòng)情況的復(fù)雜性決定了行為腳本代碼編寫的復(fù)雜度。
3.程序的可移植性差體現(xiàn)在編寫的行為腳本僅僅是針對(duì)仿真環(huán)境里的特殊場景而言的，繩索的受力及運(yùn)動(dòng)情況是事先人為設(shè)定好的，無法處理編程人員沒有想到的情景 (系統(tǒng)bug繁多，且不易發(fā)現(xiàn))，在新的場景下，繩索的行為腳本需要重新編寫，程序不具有通用性。
隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力及圖形渲染處理能力的增強(qiáng)，為更好地仿真現(xiàn)實(shí)，基于物理引擎的仿真勢在必行。物理引擎突破了以往按照預(yù)定腳本執(zhí)行的方式，利用實(shí)體的物理屬性來描述實(shí)體的行為。借助于專業(yè)的物理引擎，仿真系統(tǒng)能模擬真實(shí)世界中物體各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且易于理解和實(shí)現(xiàn)，具有良好的擴(kuò)展性?；谖锢硪娴挠?jì)算機(jī)仿真已經(jīng)被證明是一種代價(jià)低廉且行之有效的系統(tǒng)分析手段。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為解決上述問題，提供一種柔性繩索的仿真方法，在物理引擎 ode和三維圖形渲染引擎ogre的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，將兩者相結(jié)合，采用多節(jié)繩段相連接的方法來構(gòu)建繩索的仿真模型，節(jié)數(shù)越多，繩索越柔軟，仿真度越高。繩索的受力及運(yùn)動(dòng)情況靠操控相應(yīng)位置上的繩段來實(shí)現(xiàn)，繩索的其他部位的運(yùn)動(dòng)情況則有物理引擎內(nèi)部自動(dòng)計(jì)算得出，三維圖形渲染引擎則負(fù)責(zé)渲染計(jì)算結(jié)果，這樣就在計(jì)算機(jī)中仿真了繩索的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
步驟一制作3D繩索模型；
步驟二 在引擎仿真場景中加載制作好的3D模型文件，并創(chuàng)建繩段實(shí)體，繩段實(shí)體為引擎仿真場景中繩段的模型，它包含繩段的幾何信息；
步驟三創(chuàng)建對(duì)應(yīng)繩段實(shí)體的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)用來修改設(shè)置繩段實(shí)體的幾何信息和空間坐標(biāo)；
引擎中模型的關(guān)聯(lián)是靠節(jié)點(diǎn)的繼承即創(chuàng)建其子節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的，引擎中有一個(gè)整個(gè)仿真場景的根節(jié)點(diǎn)供其他節(jié)點(diǎn)繼承，繼承后的節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建繼承它的子節(jié)點(diǎn)；
步驟四設(shè)定該創(chuàng)建的繩段實(shí)體的空間坐標(biāo)、放大比例、旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)；
步驟五依次創(chuàng)建其他繩段實(shí)體；
步驟六依次為所創(chuàng)建的每一段繩段實(shí)體創(chuàng)建具有物理屬性的仿真體，稱之為繩段 body ；
步驟七為創(chuàng)建的繩段body設(shè)定其物理屬性即設(shè)定質(zhì)量、設(shè)定繩段body在物理引擎中的阻尼系數(shù)，包括線性阻尼和角度阻尼；
創(chuàng)建好的繩段body其引擎里默認(rèn)值不滿足要求時(shí)，則根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整繩段 body的設(shè)定質(zhì)量來仿真質(zhì)量不同的繩索，或調(diào)整繩段body的阻尼系數(shù)來仿真不同材質(zhì)的繩索在空氣中擺動(dòng)幅度的不同；
步驟八為每一段繩段實(shí)體創(chuàng)建碰撞盒，碰撞盒用于檢測繩段實(shí)體在物理引擎仿真環(huán)境中與其他物體的物理碰撞；
步驟九在各節(jié)仿真繩段之間創(chuàng)建關(guān)節(jié)，該關(guān)節(jié)選用物理引擎中的球形關(guān)節(jié)，球形關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)設(shè)定在各節(jié)繩段的連接處，從而連接各仿真繩段；
步驟十設(shè)定關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)及其屬性；
步驟十一為每節(jié)繩段實(shí)體的添加伸縮控制；
步驟十二 最終形成了一條柔性的仿真繩索。
所述步驟一 3D模型制作過程為，由3D模型制作人員使用3DMax軟件制作出格式為.mesh的模型文件，該類型的模型文件包含了在引擎仿真場景中模型的本地坐標(biāo)系及其貼圖信息。
所述步驟五的過程為，首先創(chuàng)建各個(gè)繩段實(shí)體，在上節(jié)繩段的末端依次創(chuàng)建其他繩段，利用繩段之間的空間坐標(biāo)不同，使它們之間首尾相連。
所述步驟六中，繩段Body具有實(shí)體物理屬性的參量，繩段body所包含的物理參數(shù)主要有質(zhì)量、阻尼系數(shù)、線速度、角速度；繩段實(shí)體創(chuàng)建繩段body后，其空間位置、旋轉(zhuǎn)朝向參數(shù)需通過控制繩段body的相應(yīng)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。
所述步驟七中，線性阻尼主要對(duì)繩段boy的線性速度起到阻尼作用，旋轉(zhuǎn)阻尼主要對(duì)繩段body的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量起到阻尼作用。
所述步驟八中，碰撞盒為引擎中不可侵入的模型包圍盒，其表現(xiàn)了模型的外部形狀，用于在系統(tǒng)中檢測物理碰撞；碰撞盒創(chuàng)建完成后需要與繩段body相關(guān)聯(lián)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)同其相關(guān)聯(lián)的繩段body相一致。
所述步驟十中，引擎中創(chuàng)建好關(guān)節(jié)，設(shè)置其連接兩個(gè)相鄰繩段，設(shè)置該關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)在上端繩段與下端繩段的連接處；通過設(shè)定球形關(guān)節(jié)的阻尼系數(shù)來仿真柔性繩索的硬度，阻尼系數(shù)越大，繩索越僵硬，不易彎曲；通過設(shè)定球形關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度限制參數(shù)來限制繩索的彎曲時(shí)的最大角度，以保證繩索會(huì)彎折太大影響視覺效果。
所述步驟十一繩索伸縮控制流程如下
通過伸縮每節(jié)繩段實(shí)體來實(shí)現(xiàn)柔性繩索的伸縮，在引擎中繩段實(shí)體的伸縮是以模型中心點(diǎn)為中心進(jìn)行伸縮的，在繩段實(shí)體伸縮后需要調(diào)整繩段的空間坐標(biāo)和球形關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)；相應(yīng)計(jì)算的實(shí)現(xiàn)的方法如下，
設(shè)繩段實(shí)體模型創(chuàng)建時(shí)的原始長度為L，伸縮的增量為dL ；其舊坐標(biāo)為P，頂端坐標(biāo)為P(1/2*L)、尾端坐標(biāo)為P(_1/2*L)，伸縮后其頂端坐標(biāo)為P(l/2*L+l/2*dL)、尾端坐標(biāo)為P (-l/2*L-l/2*dL)，伸縮后繩段實(shí)體的坐標(biāo)應(yīng)調(diào)整到的空間坐標(biāo)為P’、球形關(guān)節(jié)空間坐標(biāo)為JP ；
計(jì)算公式為P，=P+P(l/2*L)_P(l/2*L+l/2*dL)；
該坐標(biāo)調(diào)整后的繩段實(shí)體的尾端坐標(biāo)為P，(_l/2*L-l/2*dL)；
則jP = P，(_l/2*L-l/2*dL)；
此時(shí)的球形關(guān)節(jié)坐標(biāo)在伸縮后的兩相鄰繩段連接處，依次調(diào)整繩段實(shí)體的空間坐標(biāo)及球形關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)后，用球形關(guān)節(jié)在新坐標(biāo)處重新連接各相鄰繩段，從而完成整個(gè)繩索的伸縮控制。
本發(fā)明的有益效果是基于物理引擎的繩索計(jì)算機(jī)仿真提供了一種仿真度高、代碼簡潔、程序可移植的計(jì)算機(jī)仿真方案。柔性繩索的計(jì)算機(jī)仿真模型基于物理引擎，成功解決了以往計(jì)算機(jī)仿真中動(dòng)作腳本編寫困難，代碼復(fù)雜，仿真度差的問題。在計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)用中，該方案可可為門式起重機(jī)、橋式起重機(jī)、電梯等工程機(jī)械提供了繩索仿真模型。該方案解放了計(jì)算機(jī)仿真程序員，使其擺脫了依賴復(fù)雜物理公式及抽象運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的束縛。


圖1為本發(fā)明的流程示意圖。
圖2為繩索伸縮控制流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明的方法具體過程為
步驟一制作3D繩索模型(可被物理引擎使用的mesh格式的模型文件)
由3D模型制作人員使用3DMax軟件制作出格式為.mesh的模型文件，該類型的模型文件包含了在引擎仿真場景中模型的本地坐標(biāo)系及其貼圖等信息。
步驟二 在引擎仿真場景中加載我們所制作好的3D模型文件，創(chuàng)建繩段實(shí)體。
實(shí)體引擎仿真場景中繩段的模型(幾何信息)。
步驟三創(chuàng)建對(duì)應(yīng)繩段的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)用來修改設(shè)置實(shí)體的幾何信息和空間坐標(biāo)。
引擎中模型的關(guān)聯(lián)是靠節(jié)點(diǎn)的繼承(創(chuàng)建其子節(jié)點(diǎn))來實(shí)現(xiàn)的，引擎中有一個(gè)整個(gè)仿真場景的根節(jié)點(diǎn)可供其他節(jié)點(diǎn)繼承，繼承后的節(jié)點(diǎn)可以創(chuàng)建繼承它的子節(jié)點(diǎn)。
步驟四設(shè)定該創(chuàng)建的繩段實(shí)體的空間坐標(biāo)、放大比例、旋轉(zhuǎn)角度等參數(shù)。
導(dǎo)入模型后所創(chuàng)建的實(shí)體其幾何參數(shù)(模型導(dǎo)入引擎后的默認(rèn)值)可能并不能滿足要求，需要調(diào)整，實(shí)體在引擎仿真環(huán)境中的空間坐標(biāo)需要設(shè)置，我們在這一步進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整與設(shè)置。
步驟五依次創(chuàng)建其他繩段實(shí)體。
由于引擎中并沒有現(xiàn)成的柔性繩索的模型，因此我們需要使用關(guān)節(jié)關(guān)聯(lián)多節(jié)繩索實(shí)體來達(dá)到表現(xiàn)繩索柔性的目的。首先我們先創(chuàng)建各個(gè)繩段實(shí)體，在上節(jié)繩段的末端依次創(chuàng)建其他繩段(繩段之間的空間坐標(biāo)不同，它們之間首尾相連)。步驟六依次為所創(chuàng)建的每一段繩段實(shí)體創(chuàng)建具有物理屬性的仿真體(我們稱之為繩段body)。
繩段Body 具有實(shí)體物理屬性的參量，繩段body所包含的的物理參數(shù)主要有質(zhì)量、阻尼系數(shù)、線速度、角速度等。繩段實(shí)體創(chuàng)建繩段body后，其空間位置、旋轉(zhuǎn)朝向等參數(shù)需通過控制繩段body的相應(yīng)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。
步驟七為剛創(chuàng)建的繩段body設(shè)定其物理屬性(設(shè)定質(zhì)量、設(shè)定繩段body在物理引擎中的阻尼系數(shù)(線性阻尼、角度阻尼))。注(線性阻尼主要對(duì)繩段boy的線性速度起到阻尼作用，旋轉(zhuǎn)阻尼主要對(duì)繩段body的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量起到阻尼作用)。
創(chuàng)建好的繩段body其引擎里默認(rèn)值可能并不滿足要求，我們需要加以調(diào)整。我們可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整繩段body的質(zhì)量來仿真質(zhì)量不同的繩索，還可以調(diào)整繩段body的阻尼系數(shù)來仿真不同材質(zhì)的繩索在空氣中擺動(dòng)幅度的不同。
步驟八為每一段繩段實(shí)體創(chuàng)建碰撞盒(檢測繩段實(shí)體在物理引擎仿真環(huán)境中與其他物體的物理碰撞)。
碰撞盒引擎中不可侵入的模型包圍盒，其表現(xiàn)了模型的外部形狀，用于在系統(tǒng)中檢測物理碰撞。碰撞盒創(chuàng)建完成后需要與繩段body相關(guān)聯(lián)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)同其相關(guān)聯(lián)的繩段 body相一致。
步驟九在各節(jié)仿真繩段之間創(chuàng)建關(guān)節(jié)(我們選用物理引擎中的球形關(guān)節(jié)，球形關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)設(shè)定在各節(jié)繩段的連接處)，連接各仿真繩段。
關(guān)節(jié)在引擎中起到連接兩個(gè)物體的作用，在ode引擎中共有球形關(guān)節(jié)、合頁關(guān)節(jié)、 插銷關(guān)節(jié)、萬向輪關(guān)節(jié)等多種關(guān)節(jié)，我們在選擇關(guān)節(jié)類型時(shí)要根據(jù)創(chuàng)建物體的實(shí)際物理屬性來選擇合適的關(guān)節(jié)。由于繩索的擺動(dòng)沒有固定的方向，其方向是不可預(yù)知的，球形關(guān)節(jié)所關(guān)聯(lián)的兩個(gè)實(shí)體擺動(dòng)及旋轉(zhuǎn)的的方向沒有任何方向的限制，基本符合繩索柔軟易變形的特征，所以在創(chuàng)建關(guān)節(jié)的時(shí)候我們采用球形關(guān)節(jié)。
步驟十設(shè)定關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)及其屬性。
引擎中創(chuàng)建好關(guān)節(jié)，設(shè)置其連接兩個(gè)相鄰繩段，設(shè)置該關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)在上端繩段與下端繩段的連接處。通過設(shè)定球形關(guān)節(jié)的阻尼系數(shù)來仿真柔性繩索的硬度，阻尼系數(shù)越大，繩索越僵硬，不易彎曲；我們還可以通過設(shè)定球形關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度限制參數(shù)來限制繩索的彎曲時(shí)的最大角度，這樣保證了繩索不可以彎折太大影響視覺效果。
步驟十一為每節(jié)繩段實(shí)體的添加伸縮控制。如圖2所示。
我們是通過伸縮每節(jié)繩段實(shí)體來實(shí)現(xiàn)柔性繩索的伸縮，在引擎中繩段實(shí)體的伸縮是以模型中心點(diǎn)為中心進(jìn)行伸縮的，所以我們在繩段實(shí)體伸縮后需要調(diào)整繩段的空間坐標(biāo)和球形關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)。相應(yīng)計(jì)算的實(shí)現(xiàn)的方法如下
設(shè)繩段實(shí)體模型創(chuàng)建時(shí)的原始長度為L，伸縮的增量為dL ；其舊坐標(biāo)為P，頂端坐標(biāo)為P(1/2*L)、尾端坐標(biāo)為P(_1/2*L)，伸縮后其頂端坐標(biāo)為P(l/2*L+l/2*dL)、尾端坐標(biāo)為P(-l/2*L-l/2*dL)，伸縮后繩段實(shí)體的坐標(biāo)應(yīng)調(diào)整到的空間坐標(biāo)為P’、球形關(guān)節(jié)空間坐標(biāo)為jP。
計(jì)算公式為P，=P+P(l/2*L)_P(l/2*L+l/2*dL)；
該坐標(biāo)調(diào)整后的繩段實(shí)體的尾端坐標(biāo)為P，(_l/2*L-l/2*dL)
則jP= P，(_l/2*L-l/2*dL)。
注此時(shí)的球形關(guān)節(jié)坐標(biāo)在伸縮后的兩相鄰繩段連接處
我們依次調(diào)整繩段實(shí)體的空間坐標(biāo)及球形關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)后，用球形關(guān)節(jié)在新坐標(biāo)處重新連接各相鄰繩段，從而完成整個(gè)繩索的伸縮控制。
步驟十二 最終形成了一條柔性的仿真繩索。
權(quán)利要求
1.一種柔性繩索的仿真方法，其特征是，它的具體步驟為 步驟一制作3D繩索模型；步驟二 在引擎仿真場景中加載制作好的3D模型文件，并創(chuàng)建繩段實(shí)體，繩段實(shí)體為引擎仿真場景中繩段的模型，它包含繩段的幾何信息；步驟三創(chuàng)建對(duì)應(yīng)繩段實(shí)體的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)用來修改設(shè)置繩段實(shí)體的幾何信息和空間坐標(biāo)；引擎中模型的關(guān)聯(lián)是靠節(jié)點(diǎn)的繼承即創(chuàng)建其子節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的，引擎中有一個(gè)整個(gè)仿真場景的根節(jié)點(diǎn)供其他節(jié)點(diǎn)繼承，繼承后的節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建繼承它的子節(jié)點(diǎn)；步驟四設(shè)定該創(chuàng)建的繩段實(shí)體的空間坐標(biāo)、放大比例、旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)； 步驟五依次創(chuàng)建其他繩段實(shí)體；步驟六依次為所創(chuàng)建的每一段繩段實(shí)體創(chuàng)建具有物理屬性的仿真體，稱之為繩段 body ；步驟七為創(chuàng)建的繩段body設(shè)定其物理屬性即設(shè)定質(zhì)量、設(shè)定繩段body在物理引擎中的阻尼系數(shù)，包括線性阻尼和角度阻尼；創(chuàng)建好的繩段body其引擎里默認(rèn)值不滿足要求時(shí)，則根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整繩段body的設(shè)定質(zhì)量來仿真質(zhì)量不同的繩索，或調(diào)整繩段body的阻尼系數(shù)來仿真不同材質(zhì)的繩索在空氣中擺動(dòng)幅度的不同；步驟八為每一段繩段實(shí)體創(chuàng)建碰撞盒，碰撞盒用于檢測繩段實(shí)體在物理引擎仿真環(huán)境中與其他物體的物理碰撞；步驟九在各節(jié)仿真繩段之間創(chuàng)建關(guān)節(jié)，該關(guān)節(jié)選用物理引擎中的球形關(guān)節(jié)，球形關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)設(shè)定在各節(jié)繩段的連接處，從而連接各仿真繩段； 步驟十設(shè)定關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)及其屬性； 步驟十一為每節(jié)繩段實(shí)體的添加伸縮控制； 步驟十二 最終形成了一條柔性的仿真繩索。
2.如權(quán)利要求1所述的柔性繩索的仿真方法，其特征是，所述步驟一3D模型制作過程為，由3D模型制作人員使用3DMax軟件制作出格式為.mesh的模型文件，該類型的模型文件包含了在引擎仿真場景中模型的本地坐標(biāo)系及其貼圖信息。
3.如權(quán)利要求1所述的柔性繩索的仿真方法，其特征是，所述步驟五的過程為，首先創(chuàng)建各個(gè)繩段實(shí)體，在上節(jié)繩段的末端依次創(chuàng)建其他繩段，利用繩段之間的空間坐標(biāo)不同，使它們之間首尾相連。
4.如權(quán)利要求1所述的柔性繩索的仿真方法，其特征是，所述步驟六中，繩段Body具有實(shí)體物理屬性的參量，繩段body所包含的物理參數(shù)主要有質(zhì)量、阻尼系數(shù)、線速度、角速度；繩段實(shí)體創(chuàng)建繩段body后，其空間位置、旋轉(zhuǎn)朝向參數(shù)需通過控制繩段body的相應(yīng)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求1所述的柔性繩索的仿真方法，其特征是，所述步驟七中，線性阻尼主要對(duì)繩段boy的線性速度起到阻尼作用，旋轉(zhuǎn)阻尼主要對(duì)繩段body的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量起到阻尼作用。
6.如權(quán)利要求1所述的柔性繩索的仿真方法，其特征是，所述步驟八中，碰撞盒為引擎中不可侵入的模型包圍盒，其表現(xiàn)了模型的外部形狀，用于在系統(tǒng)中檢測物理碰撞；碰撞盒創(chuàng)建完成后需要與繩段body相關(guān)聯(lián)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)同其相關(guān)聯(lián)的繩段body相一致。
7.如權(quán)利要求1所述的柔性繩索的仿真方法，其特征是，所述步驟十中，引擎中創(chuàng)建好關(guān)節(jié)，設(shè)置其連接兩個(gè)相鄰繩段，設(shè)置該關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)在上端繩段與下端繩段的連接處； 通過設(shè)定球形關(guān)節(jié)的阻尼系數(shù)來仿真柔性繩索的硬度，阻尼系數(shù)越大，繩索越僵硬，不易彎曲；通過設(shè)定球形關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度限制參數(shù)來限制繩索的彎曲時(shí)的最大角度，以保證繩索會(huì)彎折太大影響視覺效果。
8.如權(quán)利要求1所述的柔性繩索的仿真方法，其特征是，所述步驟十一繩索伸縮控制流程如下通過伸縮每節(jié)繩段實(shí)體來實(shí)現(xiàn)柔性繩索的伸縮，在引擎中繩段實(shí)體的伸縮是以模型中心點(diǎn)為中心進(jìn)行伸縮的，在繩段實(shí)體伸縮后需要調(diào)整繩段的空間坐標(biāo)和球形關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)；相應(yīng)計(jì)算的實(shí)現(xiàn)的方法如下，設(shè)繩段實(shí)體模型創(chuàng)建時(shí)的原始長度為L，伸縮的增量為dL ；其舊坐標(biāo)為P，頂端坐標(biāo)為P(1/2*L)、尾端坐標(biāo)為P(_1/2*L)，伸縮后其頂端坐標(biāo)為P(l/2*L+l/2*dL)、尾端坐標(biāo)為 P(-l/2*L-l/2*dL)，伸縮后繩段實(shí)體的坐標(biāo)應(yīng)調(diào)整到的空間坐標(biāo)為P’、球形關(guān)節(jié)空間坐標(biāo) ^jP;計(jì)算公式為P，= P+P(l/2*L)-P(l/2*L+l/2*dL)；該坐標(biāo)調(diào)整后的繩段實(shí)體的尾端坐標(biāo)為P’(_l/2*L-l/2*dL)則jP = P，(_l/2*L-l/2*dL)；此時(shí)的球形關(guān)節(jié)坐標(biāo)在伸縮后的兩相鄰繩段連接處，依次調(diào)整繩段實(shí)體的空間坐標(biāo)及球形關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)后，用球形關(guān)節(jié)在新坐標(biāo)處重新連接各相鄰繩段，從而完成整個(gè)繩索的伸縮控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柔性繩索的仿真方法，其步驟為步驟一制作3D繩索模型；步驟二在引擎仿真場景中加載制作好的3D模型文件，并創(chuàng)建繩段實(shí)體；步驟三創(chuàng)建對(duì)應(yīng)繩段實(shí)體的節(jié)點(diǎn)；步驟四設(shè)定該創(chuàng)建的繩段實(shí)體的空間坐標(biāo)、放大比例、旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)；步驟五依次創(chuàng)建其他繩段實(shí)體；步驟六依次為所創(chuàng)建的每一段繩段實(shí)體創(chuàng)建具有物理屬性的仿真體，稱之為繩段body；步驟七為創(chuàng)建的繩段body設(shè)定其物理屬性；步驟八為每一段繩段實(shí)體創(chuàng)建碰撞盒；步驟九在各節(jié)仿真繩段之間創(chuàng)建關(guān)節(jié)；步驟十設(shè)定關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)及其屬性；步驟十一為每節(jié)繩段實(shí)體的添加伸縮控制；步驟十二最終形成了一條柔性的仿真繩索。
文檔編號(hào)G06F9/455GK102495752SQ20111039861
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者亓國強(qiáng), 田嵐, 陸冬雨 申請(qǐng)人:山東大學(xué)