ICS25.040.30 J28 中华人民共和国国家标准 GB/T33267—2016 机 器人仿真开发环境接口 Theinterfaceofrobotsimulationenvironment 2016-12-13发布 2017-07-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 3 缩略语 2 …………………………………………………………………………………………………… 4 机器人仿真开发环境 2 …………………………………………………………………………………… 5 仿真环境开发接口 2 ……………………………………………………………………………………… 5.1 模型构造接口 2 ……………………………………………………………………………………… 5.1.1 目的 2 …………………………………………………………………………………………… 5.1.2 模型构造方式 3 ………………………………………………………………………………… 5.1.3 仿真对象模型描述格式 3 ……………………………………………………………………… 5.1.4 模型描述格式一般要求 3 ……………………………………………………………………… 5.2 控制算法接口 4 ……………………………………………………………………………………… 5.2.1 目的 4 …………………………………………………………………………………………… 5.2.2 参数的传递 4 …………………………………………………………………………………… 5.2.3 控制算法的调用 4 ……………………………………………………………………………… 6 半实物仿真接口 4 ………………………………………………………………………………………… 6.1 概述 4 ………………………………………………………………………………………………… 6.2 硬件在回路仿真接口 4 ……………………………………………………………………………… 6.2.1 仿真原理 4 ……………………………………………………………………………………… 6.2.2 接口技术组成 5 ………………………………………………………………………………… 6.3 快速控制原型仿真接口 5 …………………………………………………………………………… 6.3.1 仿真原理 5 ……………………………………………………………………………………… 6.3.2 接口技术组成 5 ………………………………………………………………………………… 7 人机交互接口 5 …………………………………………………………………………………………… 7.1 概述 5 ………………………………………………………………………………………………… 7.2 三维场景 6 …………………………………………………………………………………………… 7.3 场景编辑窗口 6 ……………………………………………………………………………………… 7.4 菜单栏 6 ……………………………………………………………………………………………… 7.5 工具栏 7 ……………………………………………………………………………………………… 7.6 状态栏 7 ……………………………………………………………………………………………… 7.7 仿真播放器 7 ………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性附录) 仿真对象模型描述文件 8 ………………………………………………………… ⅠGB/T33267—2016 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归口。 本标准起草单位:东北大学、南开大学、北京机械工业自动化研究所、北京航空航天大学。 本标准主要起草人:佟国峰、杨书评、魏洪兴、梁东艺、刘训乾、刘景泰、王鸿鹏、孙雷。 ⅢGB/T33267—2016 机器人仿真开发环境接口 1 范围 本标准规定了机器人仿真开发环境中的仿真环境开发接口、半实物仿真接口和仿真环境人机交互 接口,以及仿真环境接口的分类和具体要求。 本标准适用于机器人软硬件开发者。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 机器人仿真开发环境 robotsimulationdevelopmentenvironment;RSDE 为机器人设计者提供用于图形化界面下进行机器人开发的软件平台,建立与实际机器人性能一致 的仿真机器人,使机器人的开发不依赖实际机器人实现离线编程,以提高机器人开发效率,便于机器人 实时仿真的可视化。 注:包括统一的编程环境、统一的编译执行环境、可重用的组件库、完备的调试/仿真环境、对多种机器人硬件设备 的“驱动”程序支持及通用的常用功能控制组件,例如计算机视觉技术、导航技术和机械手臂控制等。 2.2 用户 user 机器人仿真开发环境的使用者。 2.3 物理引擎 physicsengine 通过为仿真对象赋予真实的物理属性的方式来计算运动、旋转和碰撞反映的技术,使实体的运动符 合机器人动力学约束。 2.4 渲染引擎 renderingengine 能够赋予仿真对象真实的仿真环境,并高效地显示清晰画面的可视化技术。 2.5 仿真接口 simulationinterface 机器人仿真开发环境与外部模块进行通信和数据交互的通道。 2.6 仿真实体 simulationentity 用来构建仿真场景中仿真对象的一些基本元素。 注:如正方体、胶囊体和球体。 2.7 仿真时间 simulationtime 仿真运行的时间。 2.8 共享对象 sharedobjects/sharedlibraries 能被可执行文件和其他二进制文件共享的二进制文件,在程序加载或执行过程中被加载到内存中。 1GB/T33267—2016 3 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 API:应用编程接口(ApplicationProgrammingInterface) ROS:机器人操作系统(RobotOperationSystem) URDF:统一机器人描述格式(UnifiedRobotDescriptionFormat) XML:可扩展标记语言(ExtensibleMarkupLanguage) 4 机器人仿真开发环境 机器人仿真开发环境包括功能模块和应用接口模块。功能模块包括为仿真提供核心功能的物理运 算模块(主要由物理引擎实现)和图形渲染模块(主要由渲染引擎实现),以及一些基本的辅助功能模块 (模型编辑、结果输出、信息记录等)。应用接口模块根据使用者的不同主要分为以下三种接口:仿真环 境开发接口、半实物仿真接口、人机交互接口。 机器人仿真开发环境总体结构如图1所示。 图1 机器人仿真开发环境总体结构图 5 仿真环境开发接口 5.1 模型构造接口 5.1.1 目的 为了机器人仿真开发环境的通用性,通过统一模型描述文件,合理地构造仿真模型、机器人的物理 模型和各种不同的传感器模型,消除模型对仿真产生的兼容性影响。 2GB/T33267—2016 5.1.2 模型构造方式 模型构造包括合理的构建机器人工作的环境模型、机器人的物理模型以及各种传感器模型。模型 的构造通常有两种方式:一种是利用机器人仿真开发环境提供的机构构件库以及其他的资源库构建;一 种是将已经设计好的模型文件直接导入机器人仿真开发环境。由于目前存在多种模型描述文件,所以 机器人仿真开发环境应该支持常用的多种模型描述文件的导入。提取仿真所需要的各类模型数据。 5.1.3 仿真对象模型描述格式 机器人仿真开发环境应该采用统一的仿真对象描述格式,仿真对象描述格式采用XML文件描述 格式或ROS中的URDF对象描述格式。 5.1.4 模型描述格式一般要求 机器人仿真开发环境采用仿真对象描述格式来描述仿真对象,仿真对象描述文件封装了所有必要 的对机器人进行仿真的信息,这些信息必须具有能够描述仿真对象(工业机器人、服务机器人及人形机 器人)的基本参数信息,如重力、质量、时间步长、碰撞信息、连杆信息、全局坐标及位姿等信息。另外在 特定的机器人仿真开发环境下(如水下机器人仿真开发环境)可以有特有的扩展参数。 例如,采用XML模型的文件结构描述如下┈ ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈: <Robotname> <!--机器人名字--> <Bodyname> <!--仿真实体名字--> <Translation>P1xP1yP1z</Translation> <!--仿真