SVG-моделирование управляемых систем тел

Дмитрий Николаевич Тимофеев, Вадим Александрович Телегин, Александр Иванович Телегин, Светлана Геннадьевна Пудовкина

Аннотация


Описаны новые функциональные возможности программной системы (ПС) «СистемаТел», основанной на XML-технологиях, в которой для 3D-моделирования управляемых систем тел (СТ) используется расширяемый язык разметки трехмерной векторной графики (X3D). А для 2D-моделирования СТ используется скалярная векторная графика (SVG). Выполнен краткий обзор ПС моделирования роботов, использующих XML-ориентированные языки (URDF, SRDF, PLM) разметки параметров роботов. Указано на основное отличие ПС «СистемаТел» от ее аналогов. Оно связано с тем, что в ПС «СистемаТел» коллизии описываются как условия перехода от одной структуры СТ к другой, а не перехватываются в процессе графического моделирования, например, как события столкновения двух тел. Предложен язык XsysTel разметки СТ, состоящий из корневого узла <системаТел> и узлов <тело>, <связи>. Структура вложенности узла <тело> декларирует структуру СТ. Поля узла <тело> расширяют его использование до описания кинематических, статических и динамических свойств СТ. В узле <связи> описываются неудерживающие и динамические связи, зависящие от состояния и структуры СТ. Предложена структурная классификация СТ.

В ПС «СистемаТел» различают СТ с одной Открытой Ветвью (СТОВ), СТ с одной замкнутой Ветвью (СТВ), Древовидную СТ с Открытыми Ветвями (ДСТОВ), Древовидную СТ с открытыми и замкнутыми Ветвями (с циклами) (ДСТВ). К ДСТ относится СТ, в которой структура меняется в процессе движения тел. Приведен пример СТ с изменяющейся структурой. Условия перехода между структурами могут быть геометрическими, кинематическими и динамическими, например, в виде неравенств, содержащих динамические реакции в сочленениях тел. Приведены примеры XsysTel-описания СТ на плоскости (ПСТ). Рассмотрена плоская СТОВ (ПСТОВ) и плоская ДСТ (ПДСТ) в виде моделей двуногого шагающего аппарата в одноопорной и двухопорной фазах ходьбы, а также в фазе полета. Разработан алгоритм XSLT-преобразования XsysTel-описания ПСТ в SVG-модель ПСТ.


Ключевые слова


XML; X3D; SVG; Web-приложение; декларативное программирование; манипулятор; шагающий аппарат

Полный текст:

PDF

Литература


Телегин, А.И., Генератор X3D-моделей механических систем / А.И. Телегин, Д.Н. Тимофеев // Наука ЮУрГУ: материалы 67-й научной конференции. Секции технических наук. – Челябинск, 2015. – С. 1709–1715.

Телегин, А.И., Web-приложение для моделирования механических систем со структурой открытого дерева / А.И. Телегин, Д.Н. Тимофеев // Наука ЮУрГУ: материалы 68-й научной конференции. Секции технических наук. – Челябинск, 2016. – С. 1123–1130.

Телегин, А.И. Web-приложение для моделирования РТК / А.И. Телегин, Д.Н. Тимофеев, Д.И. Читалов // Наука ЮУрГУ: материалы 69-й научной конференции. Секции технических наук. – Челябинск, 2017. – С. 500–508.

Пудовкина, C.Г. Моделирование и анимация роботизированных технологических комплексов / C.Г. Пудовкина, Д.Н. Тимофеев, Д.И. Читалов // Наука ЮУрГУ: материалы 70-й научной конференции. Секции технических наук. – Челябинск, 2018. – С. 776–784.

Свидетельство № 2015618268 Российская Федерация. Прикладная программа для ЭВМ «Генератор X3D-модели механической системы» / А.И. Телегин, Д.Н. Тимофеев; заявитель и правообладатель ФГБОУ ВПО ЮУрГУ (НИУ). – Зарегистр. 04.08.2015. – 1 с.

Свидетельство № 2017663301 Российская Федерация. Прикладная программа для ЭВМ «Программа для автоматического синтеза X3D-моделей, программных движений и анимации механических систем» / А.И. Телегин, Д.Н. Тимофеев; заявитель и правообладатель ФГАОУ ВО ЮУрГУ (НИУ). – Зарегистр. 28.11.2017. – 1 с.

Свидетельство № 2017663707 Российская Федерация. Прикладная программа для ЭВМ «Maxima-код для выписывания формул вычисления динамических реакций и обобщенных движущих сил манипуляционных систем роботов»/ А.И. Телегин, Д.Н. Тимофеев; заявитель и правообладатель ФГАОУ ВО ЮУрГУ (НИУ). – Зарегистр. 11.12.2017. – 1 с.

Телегин, А.И. X3D-моделирование механических систем: Опыт использования X3D в моделировании механических систем: моногр. / А.И. Телегин, Д.Н. Тимофеев, Д.И. Читалов; Юж.-Урал. гос. ун-т, ЭТФ. – Миасс: ЭТФ, 2014. – 66 с. – http://elibrary.ru/item.asp?=22585700.

Телегин, А.И. Программно-методический комплекс для автоматического выписывания математических моделей плоских шарнирных механизмов / А.И. Телегин, М.И. Кайгородцев // Ракетодинамика. Энергетика. Информатика: сб. науч. тр. – Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2012. – 233 с.

Крайнев, А.Ф. Словарь-справочник по механизмам / А.Ф. Крайнев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1987. – 560 с.

An Extension of the Systems Modeling Language for Physical Interaction and Signal Flow Simulation / C. Bock, R. Barbau, I. Matei, M. Dadfarnia // Systems Engineering. – 2017. – Vol. 20, no. 5. – P. 395–431. DOI: 10.1002/sys.21380

Бойков, А.А. Геометрические тренажеры для курса инженерной графики / А.А. Бойков // Информационная среда вуза. – 2015. – № 1 (22). – С. 49–52.

Текутьева, Н.В. Обзор и анализ Web3D и его инструментов / Н.В. Текутьева, И.Р. Хасянов // Международная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов им. Е.В. Арменского. – 2017. – С. 155–157.

Web-Based TeleRobotics Revisited / E. Duff, K. Usher, K. Taylor, C. Caris // Proceedings of Australian Conference on Robotics and Automation. – 2007. – 6 p.

Zubrycki, I. Introducing modern robotics with ROS and Arduino, including case studies / I. Zubrycki, G. Granosik // Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems. – 2014. – Vol. 8, no. 1. – P. 69–75. DOI: 10.14313/JAMRIS_1-2014/9

Rapid Developing the Simulation and Control Systems for a Multifunctional Autonomous Agricultural Robot with ROS / Z. Wang, L. Gong, Q. Chen et al. // Intelligent Robotics and Applications: 9th International Conference. – 2016. – P. 26–39. DOI: 10.1007/978-3-319-43506-0_3

Mortimer, M. Building a Relationship between Robot Characteristics and Teleoperation User Interfaces / M. Mortimer, B. Horan, M. Seyedmahmoudian // Sensors. – 2017, no. 17 (3). – P. 587. DOI: 10.3390/s17030587

YARC – A universal kinematic controller for serial robots based on PMAC and Movelt! / Y. Su, Y. Gao, Y. Wu et al. // 2014 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference. – 2014. DOI: 10.1109/APSIPA.2014.7041708

Searching Baxter's URDF robot joint and link tree for active serial chains / M. Mortimer, B. Horan, M. Joordens, A. Stojcevski // 2015 10th System of Systems Engineering Conference (SoSE). – 2015. – P. 428–433. DOI: 10.1109/SYSOSE.2015.7151971

Huber, L. Initial Steps for the Coupling of JavaScript Physics Engines with X3DOM / L. Huber // Workshop on Virtual Reality Interaction and Physical Simulation (VRIPHYS). – 2013. – P. 81–90. DOI: 10.2312/PE.vriphys.vriphys13.081-090




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/ctcr190417

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.