SVG-моделирование управляемых систем тел
Автор: Тимофеев Дмитрий Николаевич, Телегин Вадим Александрович, Телегин Александр Иванович, Пудовкина Светлана Геннадьевна
Рубрика: Краткие сообщения
Статья в выпуске: 4 т.19, 2019 года.
Бесплатный доступ
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 и узлов , . Структура вложенности узла декларирует структуру СТ. Поля узла расширяют его использование до описания кинематических, статических и динамических свойств СТ. В узле 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.
Web-приложение, декларативное программирование, манипулятор, шагающий аппарат
Короткий адрес: https://sciup.org/147232282
IDR: 147232282 | DOI: 10.14529/ctcr190417
Список литературы SVG-моделирование управляемых систем тел
- 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