OpenGL简单3D机械臂

Question

我想做一个简单的3D机械臂使用搅拌机。目前我可以导入obj文件和纹理，旋转，平移和缩放。

问题:为了简化，机械臂将有3个部分，底座(旋转的圆柱体)和两个长方体。我对旋转卷发机和长方体没有问题。但这两个长方体必须连接在一起，我不知道该怎么做。当第一个长方体旋转时，我可以使用简单的正弦函数和余弦函数来计算第二个长方体的位置，但我不知道如何测量物体的长度。

第二个问题:我可以在一个obj文件中导出所有3个对象，然后在openGL中对它们进行分割吗？

​

​

Answer 1

你还没有回复评论，但我想我还是把这段代码贴出来吧。我写这篇文章是为了在OpenGL中渲染一个3D机器手。我有所有手指和手的搅拌器模型文件(由其他人制作)，我将它们单独导出到.obj文件中。

最终结果可以在here中看到。如您所见，我还添加了使用鼠标更改视点的功能。我通过反复试验的方法确定了手指指骨的偏移量，但也许您可以使用here中描述的Blender找到点之间的偏移量。我现在不能测试它，因为我的工作电脑上没有Blender。

下面的代码描述了我实现这一点的过程。我把它拆开了，这样我就可以写一些解释了，但是把所有的片段按顺序放在一起，就会生成我的完整函数，来绘制一个连接到手上的single finger。

我的绘图函数以如下方式开始：

double t_x, t_y, t_z;
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // Clear screen and depth buffer
glLoadIdentity();

// Set viewpoint:
gluLookAt(eyex+3.0f, eyey+3.0f, eyez+3.0f, focusx, focusy, focusz, 0, 1, 0);
glPushMatrix();

glRotatef(g_xRotation, 0,1,0); // Rotate with mouse (g_x and g_y are determined elsewhere)
glRotatef(g_yRotation, 1,0,0);

现在我们已经在原点上设置好了(根据鼠标的指示旋转)，我们可以从绘制手掌开始。不需要移位(它位于原点)。

// DRAW PALM
glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f); // Use proper color - white
palmHand -> draw();

手掌渲染完成后，我们开始绘制第一个手指。翻译中的1.87f是通过实验确定的。这里的值还取决于我从Blender导出项目的质量，但一旦导出一次，它就不会改变。(实际上，我对我给自己留下的相当自满的评论感到相当惊讶--这段代码已经有几年的历史了)。指骨仅绕一个轴旋转，旋转值(角度)存储在f_p[]中。

// DRAW FINGER 1
// CONSTANT: Move to first vertex
glTranslatef(0.0f, 0.0f, 1.87f); 

glRotatef(f_p[0].theta, 0, 0, 1); // Do rotation for phalanx 1 with specified angle
glColor3f(16.0f/255.0f, 78.0f/255.0f, 139.0f/255.0f); // Use proper color - blue
phalanx1Hand -> draw(); 

// CONSTANT: Necessary adjustment because of model file offset (nobody's perfect, okay?)
glTranslatef(0.0f, 0.03f, 0.0f);

绘制第二个(中间)方阵的过程与绘制底部方阵的过程相同，只是它绕不同的轴旋转。

// CONSTANT: Move to second vertex
glTranslatef(1.3f, 0.0f, 0.0f); 

glRotatef(f_p[1].theta, 0, 1, 0); // Do rotation for phalanx 2 with specified angle
phalanx2Hand -> draw();

2号方阵没有额外的偏移量，因为我猜当我从Blender中导出它时，我正确地排列了模型。

// CONSTANT: Rotate to third vertex
glRotatef(-90.0f, 0, 1, 0);

// CONSTANT: Move to third vertex
glTranslatef(2.0f, 0.0f, 0.0f);

glRotatef(f_p[2].theta, 0, 1, 0); // Do rotation for phalanx 3 with specified angle
phalanx3Hand -> draw();

这就完成了单个手指的绘制。现在我们反转所有的旋转和平移回到开始的位置(因为有太多的旋转在路上，你必须确保你的顺序保持一致，否则你会结束在其他地方，手指会到处都是)。

// CONSTANT: Return to origin
// Undo rotations and translations in proper order
glRotatef((-1.0f*f_p[2].theta), 0, 1, 0); // Phalanx 3 rotation
glTranslatef(-2.0f, 0.0f, 0.0f); // Phalanx 3 translation
glRotatef(90.0f, 0, 1, 0); // Rotation to Phalanx 3
glRotatef((-1.0f*f_p[1].theta), 0, 1, 0); // Phalanx 2
glTranslatef(-1.3f, -0.03f, 0.0f); // Phalanx 2 translation and adjustment
glRotatef((-1.0f*f_p[0].theta), 0, 0, 1); // Rotation to Phalanx 1
glTranslatef(0.0f, 0.0f, -1.87f); // Phalanx 1 translation

最后，由于我的模型一边有两个手指，另一个在另一边，所以在绘制其他两个手指之前，我必须旋转：

// CONSTANT: Keep parts right side up
glRotatef(90.0f, 0, 0, 1);

此时，我将对fingers 2和fingers 3遵循相同的过程(基本上是从// DRAW FINGER 1注释开始的代码)。你可能不需要这样做，因为我认为你的模型没有所有这些额外的部分。在这一点上，你可以放弃所有的旋转/平移回到原点，只需以以下内容结束：

glPopMatrix();

并返回到您之前正在做的事情(等待用户输入，等等)。

我使用的draw()函数是使用从.obj文件中提取的数据绘制三角形的标准函数。

Answer 2

有关解决方案的更多信息，请访问denavit hartenberg notation

我的解决方案很简单。我有kinematicChain类，我存储了所有模型的位置和方向的向量。我使用for循环遍历这个类中的所有元素，并乘以每个元素的位置和旋转。

假设我们有3个元素，这个链中最后一个元素的位置是(伪代码)：

currentElementposition * currentElementorientation 

第二个元素的位置：

(currentElementPosition*currentElementorientation)*positionOfPreviousElement

第一个元素的位置：

(currentElementPosition*currentElementorientation)*positionOfPreviousElement

然后缩放对象。

移动和旋转是4x4矩阵

glm::mat4 rotate;
glm::mat4 move;

我使用的函数：

void Model::moveModel(std::vector<glm::vec3> & positions, std::vector<glm::vec3> & orienations, int id)
{
    try
    {
        if (positions.size() != orienations.size()) throw "Size of positions vector should be equal to orienations vector";

        glm::mat4 objPosition;

        for (int i = id ; i >= 0  ; --i)
        {
            rotate = glm::eulerAngleYXZ(orienations[i].y, orienations[i].x, orienations[i].z);
            move = glm::translate(glm::mat4(), positions[i]);
            objPosition = (move * rotate) * objPosition;
        }

        objScale = scale(glm::mat4(), objSize); // scaling object
        objPosition = objPosition * objScale;

        glUniformMatrix4fv(objPositionID, 1, GL_FALSE, &objPosition[0][0]);
        glUniformMatrix4fv(perspectiveGL, 1, GL_FALSE, &perspective[0][0]);
        glUniformMatrix4fv(lookAtGL, 1, GL_FALSE, &lookAt[0][0]);
        glUniform3f(lightPositionGL, lightPosition.x, lightPosition.y, lightPosition.z); // przesłanie 3 liczb float
    }
    catch(char const * errorMsg)
    {
        std::cout << errorMsg << std::endl;
    }
}

Answer 3

你有没有考虑过像操纵人的手臂一样操纵物体？这样，所有对象都被链接在一起，并且不会失去同步。然后，可以将动画作为一个整体应用于装备。更少的计算，对你来说更容易。

示例(本站点的其他页面也很有帮助)：http://www.blender.org/api/htmlI/x7613.html http://www.blender.org/api/htmlI/x7891.html

参考：http://wiki.blender.org/index.php/Doc:2.6/Manual/Rigging