webots函数详解 c语言

1.常用的头文件

#include <webots/robot.h> #include <stdio.h> #include <webots/motor.h> //控制电机 #include <webots/distance_sensor.h>//控制距离传感器  

2.常用函数

2.1 初始化函数：wb_robot_int();

调用任何其他C语言 API初始化函数需要在函数之前调用。该函数用于初始化控制器和Webots通信。

2.2 清理函数：wb_robot_cleanup();

这个函数的作用和wb_robot_int()关闭控制器和webots同信。

注：以上两个函数仅为C API在其他语言中使用并不存在。

2.3同步函数：wb_robot_step(TIME_STEP);

wb_robot_step(TIME_STEP)函数通常被用作while和for使用条件；具体功能是同步控制器数据和模拟器数据，如传感器、电机等。因此，每个控制器都需要使用wb_robot_step(TIME_STEP)函数，要定期调用，因此它通常放置在主循环中，以便更新仿真器的数据；

TIME_STEP数值表示控制步骤的持续时间，以毫秒为单位。这种持续时间是指模拟时间，而不是现实世界的时间，所以实际上可能需要更少或更多的时间。TIME_STEP 必须是WorldInfo.basicTimeStep的倍数。

basicTimeStep字段定义了Webots执行模拟步骤的持续时间。它是一个浮点值，以毫秒表示，最小值为1。将字段设置为更高的值将加速模拟，但它将降低精度和稳定性，特别是物理计算和碰撞检测。通常建议优化值，以找到适当的速度/精度折衷

//webots中的hello Word程序 #include <webots/robot.h> #include <stdio.h> #define TIME_STEP 32  int main() {   wb_robot_init();   //当Webots当控制器终止时，该函数返回-1while因此，当我们一直模拟运行时，控制循环就会一直执行。  ///退出循环后Webots下一步通信，最后调用wb_robot_cleanup控制器和函数关闭Webots的通信。  ///退出循环后Webots下一步通信，最后调用wb_robot_cleanup控制器和函数关闭Webots的通信。   while(wb_robot_step(TIME_STEP) != -1)     printf("Hello World!\n");    wb_robot_cleanup();   return 0; }

控制器终止

通常，当控制器在循环无线中运行时Webots退出，世界重新加载，加载新的模拟或Webots当控制器名称在场景树中更改时，它将终止（杀死）。当控制器进程时 Webots 该函数在终止时返回 -1。然后控制器有1秒(实时)保存重要数据，关闭文件等。Webots有效杀死。以下示例显示了如何在即将终止之前保存数量

控制器终止的几种情况（wb_robot_step函数返回-1，Webots终止与控制器通信：

• Webots quits; //退出Webots
• the simulation is reset; ///重置仿真
• the world is reloaded; ///重新加载世界
• a new simulation is loaded; //加载新的模拟
• the controller name is changed (by the user from the scene tree GUI or by a supervisor process). ///改变控制器名称(由用户从场景树中改变)GUI或由管理流程变更)

3.设备函数

1.获取设备函数：wb_robot_get_device("设备名称"）;

在使用电机、传感器和其他设备之前，我们需要使用这个函数wb_robot_get_device("设备名称")，函数的返回值是指针；

注：这里的设备名称是：您在webots设备名称中定义。

在使用电机、传感器等设备之前，需要使用wb_robot_get_device获取设备标签的函数(WbDeviceTag)。引入函数的参数(字符串)是你在Webots定义的设备名称。若输入无效设备名称，则该函数返回0。

2.使能函数：wb_*_enable(sensor(传感器)，TIME_STEP);

虽然电机在使用前不需要能量，但传感器和惯性单元IMU、使用前必须使用键盘等能量(启用)；然后我们可以通过使能函数达到这个目的。

• 距离传感器：wb_position_sensor_enable(sensor, TIME_STEP);
• 接触传感器：wb_touch_sensor_enable(sensor, TIME_STEP);
• 惯性单元：wb_inertial_unit_enable(sensor, TIME_STEP);
• 键盘：wb_keyboard_enable(TIME_STEP);

更新一次传感器，惯性单元IMU，键盘keyboard时间间隔为TIME_STEP，这里的TIME_STEP与控制周期（control step）相同。

3.残能函数：wb_*_disable();

与使能函数相反，用于禁用设备，提高仿真速度。

4.值函数：wb_*_get_value(sensor);

功能：去传感器值；

*：传感器类型

sensor：传感器名称；

例如，获取距离传感器的最新值：wb_distance_sensor_get_value(sensor);

需要注意的是，有些设备返回向量值(返回数组地址，需要用指针接收)而不是标量值，如以下函数:

const double *wb_gps_get_values(WbDeviceTag tag); //GPS const double *wb_accelerometer_get_values(WbDeviceTag tag); const double *wb_gyro_get_values(WbDeviceTag tag); const double *wb_inertial_unit_get_roll_pitch_yaw(WbDeviceTag tag); //IMU

在C/C 在中间，函数返回一个指针，指向三个双精度浮点值。数组索引超过2是非法的，因为数组只含有3个元素，可能会使控制器崩溃。必要时，系统将自动删除控制器代码。定义常量指针接收它，以确保数组元素不被修改。以下是使用这些函数的例子：

const double *pos = wb_gps_get_values(gps);  // OK, to read the values they should never be explicitly deleted by the controller code. printf("MY_ROBOT is at position: %g %g %g\n", pos[0], pos[1], pos[2]);  // OK, to copy the values double x, y, z; x = pos[0]; y = pos[1]; z = pos[2];  // OK, another way to copy the values double a[3] = { pos[0], pos[1], pos[2] };  // OK, yet another way to copy these values double b[3]; memcpy(b, pos, sizeof(b));

以下是错误示例：

const double *pos = wb_gps_get_values(gps);  pos[0] = 3.5;      // ERROR: assignment of read-only location double a = pos[3]; // ERROR: index out of range delete [] pos;     // ERROR: illegal free free(pos);         // ERROR: illegal free

以下是综合示例：

//例:使用距离传感器 #include <webots/robot.h> #include <webots/distance_sensor.h> #include <stdio.h>  #define TIME_STEP 32  int main() {   wb_robot_init();    //WbDeviceTag在控制器代码中识别设备，相当于定义一个WbDeviceTag类型变量。   WbDeviceTag sensor = wb_robot_get_device("my_distance_sensor");   wb_distance_sensor_enable(sensor, TIME_STEP);//使能函数定义传感器 ，惯性单位前，使用键盘    while (wb_robot_step(TIME_STEP) != -1) {     //在调用wb_robot_step函时更新传感器值
    const double value = wb_distance_sensor_get_value(sensor); //取出传感器的最新值
    printf("Sensor value is %f\n", value);
  }

  wb_robot_cleanup();
  return 0;
}

3.执行器函数

与传感器函数不同的是，使用该执行器函数不需要使能函数wb_*_enable(sensor,TIME_STEP);

1.位置控制函数：wb_motor_set_position(motor,position);

作用：储存电机下一步的目标位置，但是不会立即启动该电机，在调用wb_robot_step后启用；wb_robot_step函数向电机发送驱动指令，但不等待电机完成运动（到达指定目标位置），它只在指定的数毫秒内模拟电机的运动。当wb_robot_step函数执行完毕返回时，电机已移动或转动的量取决于目标位置、控制步骤(control step)的持续时间（TIME_STEP），以及电机的速度、加速度、力和其他参数。如果设置了非常小的控制步长或较低的电机速度，则当wb_robot_step函数返回时，电机不会运动太多，在这种情况下，电机需要执行几个控制步骤后才能到达目标位置。如果设置了更长的持续时间或更高的电机速度，则当wb_robot_step函数返回时，电机可能已运动到目标位置。 需要注意的是：该函数仅指定期望的目标位置。与真实机器人一样，在基于物理的仿真中电机可能被障碍物阻挡，或因为电机的最大扭矩（maxForce）不足以抵抗重力等原因，导致电机可能无法到达目标位置。

//使用前一般先初始化
wb_motor_set_position(left_motor, INFINITY);
wb_motor_set_position(right_motor, INFINITY);

2.速度控制函数wb_motor_set_velocity(motor,velocity)

它与位置控制函数相似

作用：储存电机下一步的目标的速度，但是不会立即启动该电机，在调用wb_robot_step后启用；

//使用前一般先初始化
wb_motor_set_velocity(left_motor, 0.0);
wb_motor_set_velocity(right_motor, 0.0);

3、力矩控制函数：wb_motor_set_torque(motor, torque);

4、力控制函数：wb_motor_set_force(motor, force);

示例

//例子：以2Hz正弦信号控制电机转动
#include <webots/robot.h>
#include <webots/motor.h>
#include <math.h>

#define TIME_STEP 32

int main() {
  wb_robot_init();

  WbDeviceTag motor = wb_robot_get_device("my_motor");

  const double F = 2.0;   // 频率 2 Hz
  double t = 0.0;         // 仿真模拟时间
  while (wb_robot_step(TIME_STEP) != -1) {
    const double position = sin(t * 2.0 * M_PI * F);
    wb_motor_set_position(motor, position);
    t += (double)TIME_STEP / 1000.0; //将电机运动分解为与控制步骤相对应的离散步骤
  }

  wb_robot_cleanup();
  return 0;
}