8 / 18
Н.И. Гамазов, В.И. Новиков
54
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 3
Для расчета координат новых положений объектов
Root
,
New
и элемента
Old
, работы с векторами и матрицами использовались библиотеки
math
и
mathutils
языка
Python
, а также функции получения свойств объектов библио-
теки пакета
BGE
. Преобразования систем координат выполнялись в соответ-
ствии с классическими формулами, приведенными в работе [14].
Отметим, что для моделирования разматывания и наматывания кабеля авто-
рами настоящей работы были разработаны, испытаны и другие алгоритмы, не ис-
пользующие масштабирования. В этих алгоритмах длина порождающего, создан-
ного и удаляемого элементов принималась постоянной и равной номинальной
длине элемента кабеля. Главным недостатком таких алгоритмов оказался эффект
внезапного разрушения кабеля, которое может произойти в процессе перемеще-
ния созданного (удаляемого) элемента вдоль продольной оси объекта
Root
при
моделировании разматывания или наматывания. При этом вдоль оси объекта
Root
перемещается только 3D-шарнир, связывающий перемещаемый элемент с объек-
том
Root
. Сам элемент в результате действующих на него сил и моментов и кабель
начинают совершать колебания с нарастающей амплитудой, сравнимой с длиной
элемента. Частота этих колебаний определяется заданной скоростью перемещения
элемента, т. е. скоростью изменения длины кабеля. К разрушению кабеля приво-
дит, по-видимому, возникающее в результате колебаний увеличение сверх допу-
стимого предела усилия разрыва в 3D-шарнирах, связывающих перемещаемый
элемент с остальным кабелем и с объектом
Root
.
В алгоритмах с масштабированием, описанных выше, эффект разрушения
кабеля удалось полностью устранить. Вследствие малой длины объекта
Root
и
его начального поворота в положение, коллинеарное с соседним элементом, а
также малой длины вновь созданного элемента кабеля
New
при разматывании и
удаляемого элемента
Old
при наматывании, и малости изменения длины эле-
мента на каждом шаге масштабирования, не возникает нарастающих колебаний
кабеля. Соответственно, не происходит и его разрушения. Кроме того, реализа-
ция описанных алгоритмов при визуализации обеспечивает весьма реалистич-
ную модель постепенного разматывания и наматывания кабеля. Скорость изме-
нения длины кабеля может регулироваться в
runtime
в зависимости от условий
маневрирования ТНПА.
Разработан алгоритм мгновенного создания кабеля минимальной длины, со-
единяющего носитель и ТНПА при заданных позиции и ориентации этих объек-
тов сцены, а также положении точек крепления кабеля на них. Этот алгоритм
применяется, если необходимо начать миссию тренировки оператора с момента,
когда носитель и ТНПА уже находятся в позициях, отличающихся от исходных.
Например, если условия начала миссии соответствуют какой-либо незаконченной
миссии, предварительно сохраненной в файле.
Для моделирования динамики системы ТНПА–кабель необходимо для
каждого объекта системы задать векторы действующих на него внешних сил и
моментов, которые считаются приложенными к центру масс объекта. Такими
силами и моментами являются, во-первых, внешние силы, действующие на