CoppeliaSim软件下载：https://www.coppeliarobotics.com/downloads
CoppeliaSim用户手册：https://www.coppeliarobotics.com/helpFiles/index.html
BubbleRob Tutorial：https://www.coppeliarobotics.com/helpFiles/en/bubbleRobTutorial.htm
目录）
一、概括
二、建立模型
2.1 创建小球
2.2 设置距离传感器
2.3 创建轮子
2.4 创建后轮
三、设置物理属性
四、设置环境障碍
五、添加视觉传感器
六、完善BubbleRob模型
一、概括
这个教程将要设计一个简单的移动机器人BubbleRob，在这个过程中将要介绍CoppeliaSim的一些功能。由于该软件默认安装在C盘下，所以CoppeliaSim的场景文件通常在该目录下：C:\Program Files\CoppeliaRobotics\CoppeliaSimEdu\scenes；该教程BubbleRob的教程在该目录下：C:\Program Files\CoppeliaRobotics\CoppeliaSimEdu\scenes\tutorials\BubbleRob。
下图为我们需要建立的仿真场景。
二、建立模型
2.1 创建小球
添加一个直径为0.2的球。菜单栏：Add — Primitive shape — Sphere。设置X-size为0.2，点击OK。
可见层（visibility layer）默认为1，layers的默认设置为1-8，所以此小球为可见状态。
dynamic和respondable默认为enable，这意味着小球可以掉落或是与其他respondable的物体发生碰撞。
选中小球通过Ctrl+C和Ctrl+V进行复制，启动仿真后，两个小球将会被弹开。仿真完成后，删掉刚刚复制的小球。
同样，在仿真过程中，通过复制粘贴也可观察到该现象。仿真结束后复制的小球将被移除，可在工具栏的Simulation dialog界面中进行设置是否在仿真结束后移除创建的对象。
2.2 设置距离传感器
设置BubbleRobk使用计算模块（例如，计算距离），需要在模型的通用属性中使能Collidable, Measurable, Renderable 和 Detectable。
打开位置对话框，选择Translation栏，相对于的坐标系选择World，Along Z设置为0.02，最后点击Translate selection。
这会使所有选中的物体在Z轴上抬高2cm。
在scene hierachy中，双击sphere进行重命名，将其改为bubbleRob。
接下来，我们为其添加距离传感器（Proximity sensors）。其中有超声波、红外等距离传感器。
菜单栏中：Add — Proximity sensor — Cone Type。
打开方向对话框（orientation dialog）中的Rotation选项卡，设置Around Y 和 Around Z为90，点击Rotate selection。
打开位置对话框（position dialog）中的Position选项卡，设置X-coord为0.1，Z-coord为0.12。
在scene hierarchy中，双击距离传感器（proximity sensor）的图标打开属性窗口（scene Object Properties），点击Show volume parameters打开Detection Volume Properties对话框，设置Offset为0.005，Angle为30，Range为0.15。
接下来，在属性窗口（scene Object Properties），点击Show Detection parameters打开Detection Parameters对话框，取消Don't allow detections if distance smaller than选项。
在scene hierarchy中双击proximity sensor的名字重命名为bubbleRob_sensingNose。
造scene hierarchy中选择bubbleRob_sensingNose，在通过Ctrl+鼠标左键选择bubbleRob，在菜单栏中点击Edit — Make last selected object parent，将传感器装在机器人上。
2.3 创建轮子
步骤1 新建一个场景：菜单栏 File — new scene
步骤2 建立一个圆柱体：菜单栏Add — Primitive Shape — Cylinder，设置其属性为 (0.08,0.08,0.02)并确定
步骤3 打开object common properties使能 Collidable, Measurable, Renderable 和 Detectable。
步骤4 设置位置坐标为 (0.05,0.1,0.04) ，旋转为 (-90,0,0)，并重命名为bubbleRob_leftWheel，复制并粘贴该圆柱体并设置Y轴坐标为-0.1，重命名bubbleRob_rightWheel。
步骤5 选择刚刚建立好的两个圆柱体复制到之前的场景中。
步骤6 添加关节：菜单栏 Add — Joint — Revolute
步骤7 Ctrl+鼠标左键选中bubbleRob_leftWheel，在position对话框的position选项卡中点击Apply to selection，在orientation对话框的orientation选项卡中点击Apply to selection。
步骤8 重命名该关节为bubbleRob_leftMotor。
步骤9 双击该关节的图标，按一下步骤进行设置。
步骤10 重复步骤6-9对右边的轮子进行设置。
步骤11 将两个小轮连接在机器人的主体上。
2.4 创建后轮
此时进行仿真的话，机器人的身体将会向后跑，因为机器人与地面之间缺少第三个连接。所以在后面为其添加一个小轮（slider或是caster）。
步骤1： 创建一个新的场景，添加pure primitive sphere，设置直径为0.05（也就是X-size为0.05），并且使能 Collidable, Measurable, Renderable 和 Detectable。并重命名为bubbleRob_slider。
步骤2 ：在shape dynamic properties中按照如下进行设置。
步骤3：添加force snsor object，菜单栏：Add — Force sensor，并重命名为bubbleRob_connection.
步骤4：将其Z轴的坐标设置为0.05.
步骤5：将两个部件一起复制到最初的场景中，并将它们的x轴坐标设为-0.07。
此时运行仿真的话，还是可以看见后轮有轻微的运动，这是因为bubbleRob_slider与bubbleRob互相发生碰撞，为了防止仿真过程中出现这一奇怪的现象，我们需要告诉CoppeliaSIm这两个部件不需要相互碰撞。
步骤6：在shape dynamics properties界面中，设置bubbleRob_slider的local respondable mask为00001111，设置bubbleRob的local respondable mask 为 11110000。
此时进行仿真，机器人内部部件不会互相干扰。
三、设置物理属性
当我们运行仿真时，可发现即使我们锁住了电机，BubbleRob仍在缓慢的移动。当使用不同的物理引擎时会出现不同的结果。
动态仿真的稳定性取决于非静态物体的质量和惯性，所以要保证物体的质量不要太小，且物体之间的质量差距不要太大。
选中两个轮子和一个后轮，打开shape dynamics对话框，点击M=M*2 (for selection)三次，这会使它们的质量变为原来的8倍。对惯性（inertias）进行同样的设置。
此时进行仿真，发现稳定性提高了很多。
对两个电机进行设置，设置速度为50。
此时进行仿真，bubbleRob将不断前进直至掉下平台。将其速度重新设置为0。
四、设置环境障碍
添加尺寸为(0.1, 0.1, 0.2)的圆柱体（pure primitive cylinder）。
因为我们希望圆柱体为静态的（忽略重力和碰撞），但是还希望它能够与其他的非静态物体（non-static respondable）发生碰撞。因此，在shape dynamics properties栏内关掉Body is dynamic选项，并且在 object common properties内选上 Collidable, Measurable, Renderable 和 Detectable。
设置好后，我们可以通过工具栏的Object/item shift工具拖拽物体。拖拽过程中，Z轴将保持不变。
通过复制和粘贴，我们可以得到很多这样的圆柱体，并将其摆在BubbleRob的周围上。
在拖拽过程中，按住shift键拖拽的精度会变小.
五、添加视觉传感器
添加视觉传感器（vision sensor），菜单栏：Add — Vision sensor — Perspective type，将视觉传感器与距离传感器连接起来，并且设置视觉传感器和位置和旋转属性与距离传感器相同。
打开视觉传感器属性栏，设置Resolution x 和 Resolution y 均为256。
右键点击屏幕，View— floating view；选择视觉传感器，右键点击该悬浮窗，View — Associate view with selected vision sensor。
此时进行仿真，悬浮窗的画面为视觉传感器内的画面。
为视觉传感器添加脚本，菜单栏：Add — Asscoicated child script — Non threaded。在scene hierarchy中双击视觉传感器的脚本图标，并将以下代码复制其中。
function sysCall_vision(inData)
simVision.sensorImgToWorkImg(inData.handle) -- copy the vision sensor image to the work image
simVision.edgeDetectionOnWorkImg(inData.handle,0.2) -- perform edge detection on the work image
simVision.workImgToSensorImg(inData.handle) -- copy the work image to the vision sensor image buffer
end
function sysCall_init()
end
六、完善BubbleRob模型
打开BubbleRob的object common properties，选择Object is model base 和 Object/model can transfer or accept DNA。
选择两个轮子（两个joint）、距离传感器和graph，打开object common properties对话框，使能Ignored by model bounding box，并点击Apply to selection,。
选择两个轮子和Force sensor，打开object common properties对话框，按照如下设置可见层。并选上Select base of model instead。
选择Select base of model instead表示，当我们点击整个模型的一部分时，会自动选中父元素。我们可以在scene hierarchy中点击不同部件进行操作。
为BubbleRob添加脚本，点击bubbleRob，菜单栏：Add — Associated child script — Non threaded，在scene hierarchy中bubbleRob的脚本图标，并将以下代码复制其中。
function speedChange_callback(ui,id,newVal)
speed=minMaxSpeed[1]+(minMaxSpeed[2]-minMaxSpeed[1])*newVal/100
end
function sysCall_init()
-- This is executed exactly once, the first time this script is executed
bubbleRobBase=sim.getObjectAssociatedWithScript(sim.handle_self) -- this is bubbleRob's handle
leftMotor=sim.getObjectHandle("bubbleRob_leftMotor") -- Handle of the left motor
rightMotor=sim.getObjectHandle("bubbleRob_rightMotor") -- Handle of the right motor
noseSensor=sim.getObjectHandle("bubbleRob_sensingNose") -- Handle of the proximity sensor
minMaxSpeed={50*math.pi/180,300*math.pi/180} -- Min and max speeds for each motor
backUntilTime=-1 -- Tells whether bubbleRob is in forward or backward mode
robotCollection=sim.createCollection(0)
sim.addItemToCollection(robotCollection,sim.handle_tree,bubbleRobBase,0)
distanceSegment=sim.addDrawingObject(sim.drawing_lines,4,0,-1,1,{0,1,0})
robotTrace=sim.addDrawingObject(sim.drawing_linestrip+sim.drawing_cyclic,2,0,-1,200,{1,1,0},nil,nil,{1,1,0})
graph=sim.getObjectHandle('bubbleRob_graph')
distStream=sim.addGraphStream(graph,'bubbleRob clearance','m',0,{1,0,0})
-- Create the custom UI:
xml = '<ui title="'..sim.getObjectName(bubbleRobBase)..' speed" closeable="false" resizeable="false" activate="false">'..[[
<hslider minimum="0" maximum="100" οnchange="speedChange_callback" id="1"/>
<label text="" style="* {margin-left: 300px;}"/>
</ui>
]]
ui=simUI.create(xml)
speed=(minMaxSpeed[1]+minMaxSpeed[2])*0.5
simUI.setSliderValue(ui,1,100*(speed-minMaxSpeed[1])/(minMaxSpeed[2]-minMaxSpeed[1]))
end
function sysCall_sensing()
local result,distData=sim.checkDistance(robotCollection,sim.handle_all)
if result>0 then
sim.addDrawingObjectItem(distanceSegment,nil)
sim.addDrawingObjectItem(distanceSegment,distData)
sim.setGraphStreamValue(graph,distStream,distData[7])
end
local p=sim.getObjectPosition(bubbleRobBase,-1)
sim.addDrawingObjectItem(robotTrace,p)
end
function sysCall_actuation()
result=sim.readProximitySensor(noseSensor) -- Read the proximity sensor
-- If we detected something, we set the backward mode:
if (result>0) then backUntilTime=sim.getSimulationTime()+4 end
if (backUntilTime<sim.getSimulationTime()) then
-- When in forward mode, we simply move forward at the desired speed
sim.setJointTargetVelocity(leftMotor,speed)
sim.setJointTargetVelocity(rightMotor,speed)
else
-- When in backward mode, we simply backup in a curve at reduced speed
sim.setJointTargetVelocity(leftMotor,-speed/2)
sim.setJointTargetVelocity(rightMotor,-speed/8)
end
end
function sysCall_cleanup()
simUI.destroy(ui)
end
现在可以开始运行仿真了，在仿真过程中可以修改BubbleRob的速度。
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