在Pybullet中加载Cinema4D创建的物体

news2024/12/27 1:28:30

首先明确我们的目标，是希望在cinema4D中创建自己想要的模型，并生成.obj文件，然后在pybullet中加载.obj文件作为静态物体，可以用于抓取物体，避障物体。（本文提到的方法只能实现静态物体的建模，如果想要实现机器人之类有关节的物体，需要在gazebo中创建urdf文件，这个后续会进一步介绍）

一、安装Cinema4D

Cinema4D安装教程

二、Cinema4D基本按键操作

Alt+鼠标左键：实现视图的旋转
Alt+鼠标滚轮：实现视图的平移
按住滚轮：可以得到三视图，并放大其中一个视图
在某一个工具图标处长按鼠标左键：可以显示出该工具隐藏的更多具体功能
Ctrl+Z：可以撤销上一步操作

三、在Cinema4D中建模物体

打开cinema4D

按住中间滚轮就可以看到三视图，选中其中视图再按住中间滚轮就可以把其中一个视图放大

选中最左侧工具栏“多边形画笔”，就可以画出自己想要的多边形，最上面一栏工具中“启用捕捉”可以实现网格点的捕捉。

按住中间滚轮回到三维视图中，鼠标左键长按左侧工具栏“笔刚选择”，选中第二个“框选”，在最上面一栏工具中选中第三个“多边形”（这一栏中第一个表示对点进行操作，第二个表示对线条进行操作，第三个表示对面进行操作，第四个表示对物体对象进行操作）。选中刚刚画的梯形，如果选中物体之后物体中间会出现彩色的坐标系。

在空白处右键，选中“挤压”，然后按住“Ctrl+鼠标左键”，一直拖动，就可以看到梯形已经有厚度了，在右下角的“偏移”选项中可以调节挤压厚度。记住挤压之前一定要勾选“创建封顶”，否则得到的物体不是完全封闭的。

通过比例尺调整物体到合适的大小（因为一不小心画出来的物体尺寸就是半米一米左右，加载到Pybullet中太大根本看不清物体）。选择右下角的“模式”——>“工程”——>“缩放工程”——>“调整当前缩放的单位和目标缩放的单位”，就可以相应的缩放10倍或1000倍

四、Cinema4D保存建模物体为.obj格式

左上角“文件”——>“导出”——>“Wavefront OBJ(*.obj)”，勾选“解析N-gons”和“对象作为组”，就会生成.obj文件

五、在Pybullet文件中加载.obj文件

把生成的.obj文件放到Pycharm文件夹中，这里我们将文件命名为trapezium.obj

在Load_OBJ.py中输入代码：

import pybullet as p
import pybullet_data as pd
import time


p.connect(p.GUI)
p.setGravity(0,0,-9.8)  # 添加重力
p.setAdditionalSearchPath(pd.getDataPath())
p.resetDebugVisualizerCamera(cameraDistance=1.5,cameraYaw=0,
                             cameraPitch=-40,cameraTargetPosition=[0.55,-0.35,0.2])  # 调整窗口大小，cameraTargetPosition是相机位置，cameraDistance是相机焦距的变化


''' 添加模型 '''
planeUid = p.loadURDF("plane.urdf",basePosition=[0.5,0,-0.68])  # 添加地面模型
tableUid=p.loadURDF("table/table.urdf",basePosition=[0.5,0,-0.68])  # 添加桌子模型

''' 添加obj文件 '''
# 视觉属性
visual_ind = p.createVisualShape(
    shapeType=p.GEOM_MESH,
    fileName="trapezium.obj",
    rgbaColor=[1, 1, 1, 1],
    specularColor=[0.4, 0.4, 0],
    visualFramePosition=[0, 0, 0],
    meshScale=[1, 1, 1])

# 碰撞属性
collision_ind = p.createCollisionShape(
    shapeType=p.GEOM_MESH,
    fileName="trapezium.obj",
    collisionFramePosition=[0, 0, 0],
    meshScale=[1, 1, 1])

# 从视觉和碰撞属性中创建模型
p.createMultiBody(
    baseMass=10000,
    baseCollisionShapeIndex=collision_ind,
    baseVisualShapeIndex=visual_ind,
    basePosition=[0.375, 0, 0.1],
    useMaximalCoordinates=True)


''' 仿真显示模型 '''
while True:
    p.stepSimulation()
    p.configureDebugVisualizer(p.COV_ENABLE_SINGLE_STEP_RENDERING)  # 缓慢渲染
    time.sleep(1./240.)

运行Load_OBJ.py，可以得到如下的仿真结果，梯形物体已经成功加载放置到桌面上了。

最后介绍一下再Pybullet中直接生成简单的长方体代码；

import pybullet as p
import pybullet_data as pd
import time

def Creat_Block(mass, shape, position):

    # 定义木块的大小和位置
    block_length = shape[0] # 长方体的长
    block_width = shape[1]  # 长方体的宽
    block_height = shape[2]   # 长方体的高
    block_position = position  # 木块放置的位置 (x, y, z)

    # 创建木块的碰撞形状，使用BOX形状
    collision_shape = p.createCollisionShape(p.GEOM_BOX, halfExtents=[block_length / 2, block_width / 2, block_height / 2])

    # 创建木块的可视形状，使用BOX形状，并指定颜色
    visual_shape = p.createVisualShape(p.GEOM_BOX, halfExtents=[block_length / 2, block_width / 2, block_height / 2], rgbaColor=[0.8, 0.6, 0.4, 1])

    # 创建木块的物体（包括碰撞形状和物理属性）
    block_id = p.createMultiBody(mass, collision_shape, baseVisualShapeIndex=visual_shape, basePosition=block_position)

    return block_id


p.connect(p.GUI)
p.setGravity(0,0,-9.8)  # 添加重力
p.setAdditionalSearchPath(pd.getDataPath())
p.resetDebugVisualizerCamera(cameraDistance=1.5,cameraYaw=0,
                             cameraPitch=-40,cameraTargetPosition=[0.55,-0.35,0.2])  # 调整窗口大小，cameraTargetPosition是相机位置，cameraDistance是相机焦距的变化


''' 添加模型 '''
planeUid = p.loadURDF("plane.urdf",basePosition=[0.5,0,-0.68])  # 添加地面模型
tableUid=p.loadURDF("table/table.urdf",basePosition=[0.5,0,-0.68])  # 添加桌子模型

''' 使用函数 Creat_Block 创建长方体'''
objectUid = Creat_Block(10000.0, [0.3, 0.3, 0.3], [0.3069, 0, 0.2] )

while True:
    p.stepSimulation()
    p.configureDebugVisualizer(p.COV_ENABLE_SINGLE_STEP_RENDERING)  # 缓慢渲染
    time.sleep(1 / 240.)

得到一个0.3*0.3*0.3m的木块