NO1.打通python-vrep的通讯

1.1 通讯框架设计

不了解什么是vrep的读者请自行学习，如有必要介绍请留言。vrep的仿真环境直观如下图：

本篇使用的模型文件是UARM四轴机械臂。为了实现python能够控制这个机械臂，我们利用vrep的信号通讯机制“simxReadStringStream”等API接口实现信息的传递。笔者探索了一种比较好用的机制，python与vrep字符串通讯机制框架：

如上图所述，python和vrep机械臂的通讯主要是通过两个环境的字符串通讯实现的，类似串口通讯，我们可以借鉴G代码的通讯规约来实现两者的通讯，这样的好处是python侧可以无缝移植到串口通讯，实现实物机械臂的控制（关于实物机械臂将在本篇完结后发布）。

import sim except: print ('--------------------------------------------------------------') print ('"sim.py" could not be imported. This means very probably that') print ('either "sim.py" or the remoteApi library could not be found.') print ('Make sure both are in the same folder as this file,') print ('or appropriately adjust the file "sim.py"') print ('--------------------------------------------------------------') print ('') import time import numpy as np import math RAD2EDG = 180 / math . pi # 常数，弧度转度数 print ( 'Program started' ) simxFinish ( - 1 ) # just in case, close all opened connections #sim.simxFinish(-1) # just in case, close all opened connections clientID = simxStart ( '127.0.0.1' , 19999 , True , True , 5000 , 5 ) # Connect to CoppeliaSim sim. '''Initialization phase:''' err , signal = simxReadStringStream ( clientID , "toClient" , simx_opmode_streaming ) if clientID != - 1 : print ( 'Connected to remote API server' ) # Now try to retrieve data in a blocking fashion (i.e. a service call): res , objs = simxGetObjects ( clientID , sim_handle_all , simx_opmode_blocking ) #sim. if res == simx_return_ok : #sim. print ( 'Number of objects in the scene: ' , len ( objs ) ) else : print ( 'Remote API function call returned with error code: ' , res ) time . sleep ( 2 ) jointNum = 4 jointName = "uarm_auxJoint" # 然后读取Base和Joint的句柄 jointHandle = np . zeros ( ( jointNum , ) , dtype = np . int ) # 注意是整型 for i in range ( jointNum ) : _ , returnHandle = simxGetObjectHandle ( clientID , jointName + str ( i + 1 ) , simx_opmode_blocking ) jointHandle [ i ] = returnHandle _ , baseHandle = simxGetObjectHandle ( clientID , "uarm_base" , simx_opmode_blocking ) print ( 'Handles available!' ) # 然后首次读取关节的初始值，以streaming的形式 jointConfig = np . zeros ( ( jointNum , ) ) for i in range ( jointNum ) : _ , jpos = simxGetJointPosition ( clientID , jointHandle [ i ] , simx_opmode_streaming ) jointConfig [ i ] = jpos # Now retrieve streaming data (i.e. in a non-blocking fashion): startTime = time . time ( ) simxGetIntegerParameter ( clientID , sim_intparam_mouse_x , simx_opmode_streaming ) # sim. Initialize streaming err , signal = simxReadStringStream ( clientID , "toClient" , simx_opmode_buffer ) #simxClearStringStream(clientID,"toClient",simx_opmode_buffer) receive = str ( signal , "utf8" ) print ( "toClient:" , receive ) if ( err == simx_return_ok ) : simxWriteStringStream ( clientID , "fromClient" , b'start' , simx_opmode_oneshot ) for i in range ( 100 ) : #while time.time()-startTime < 2: # 读取当前的状态值，之后都用buffer形式读取 for i in range(jointNum): _, jpos = simxGetJointPosition(clientID, jointHandle[i], simx_opmode_buffer) print("joint %d"%i,round(jpos , 2)) jointConfig[i] = jpos '''while we are connected:''' err , signal = simxReadStringStream ( clientID , "toClient" , simx_opmode_buffer ) #simxClearStringStream(clientID,"toClient",simx_opmode_buffer) receive = str ( signal , "utf8" ) print ( "toClient:" , receive ) if ( err == simx_return_ok ) : simxWriteStringStream ( clientID , "fromClient" , b'hello' , simx_opmode_oneshot ) #Data produced by the child script was retrieved! Send it back to the child script:''' time . sleep ( 0.5 ) for i in range ( jointNum ) : _ , jpos = simxGetJointPosition ( clientID , jointHandle [ i ] , simx_opmode_buffer ) print ( "joint2 %d" % i , round ( jpos , 2 ) ) jointConfig [ i ] = jpos time . sleep ( 0.5 ) returnCode , data = simxGetIntegerParameter ( clientID , sim_intparam_mouse_x , simx_opmode_buffer ) # Try to retrieve the streamed data if returnCode == simx_return_ok : # After initialization of streaming, it will take a few ms before the first value arrives, so check the return code #print ('Mouse position x: ',data) # Mouse position x is actualized when the cursor is over CoppeliaSim's window time . sleep ( 0.5 ) # Now send some data to CoppeliaSim in a non-blocking fashion: simxAddStatusbarMessage ( clientID , 'Hello CoppeliaSim!' , simx_opmode_oneshot ) # Before closing the connection to CoppeliaSim, make sure that the last command sent out had time to arrive. You can guarantee this with (for example): simxGetPingTime ( clientID ) # Now close the connection to CoppeliaSim: simxFinish ( clientID ) else : print ( 'Failed connecting to remote API server' ) print ( 'Program ended' )

（2）vrep侧lua源码

simRemoteApi.start(19999)
function sysCall_init()
    corout=coroutine.create(coroutineMain)
    i=0
    lastReceived=-1
function sysCall_actuation()
    if coroutine.status(corout)~='dead' then
        local ok,errorMsg=coroutine.resume(corout)
        if errorMsg then
            error(debug.traceback(corout,errorMsg),2)
    -- First send a stream of integers that count up:
    dat=sim.getStringSignal('toClient')
    if not dat then
        dat='hello'
    --dat=dat..sim.packInt32Table({i})
    i=i+1    
    -- Here receive the integer stream in return and check if each number is correct:
    dat=sim.getStringSignal('fromClient')
    if dat then
        sim.clearStringSignal('fromClient')
        if dat=='hello' then       
            print('receive:hello')
            sim.setStringSignal('toClient','hello')
        if dat=='start' then
            print('receive:start')   
            sim.setStringSignal('toClient','start')
            order='start'
function initialize(maxVel,maxAccel,maxJerk,maxTorque)
    motorHandles={-1,-1,-1,-1}
    for i=1,4,1 do
        motorHandles[i]=sim.getObjectHandle('uarm_motor'..i)
        sim.setJointMaxForce(motorHandles[i],maxTorque)
        sim.setObjectFloatParam(motorHandles[i],sim.jointfloatparam_upper_limit,maxVel)
    maxVelVect={maxVel,maxVel,maxVel,maxVel}
    maxAccelVect={maxAccel,maxAccel,maxAccel,maxAccel}
    maxJerkVect={maxJerk,maxJerk,maxJerk,maxJerk}
function movCallback(config,vel,accel,handles)
    for i=1,#handles,1 do
        sim.setJointTargetPosition(handles[i],config[i])
function moveToPosition(newMotorPositions,




    
synchronous,maxVel,maxAccel,maxJerk)
    local _maxVelVect={}
    local _maxAccelVect={}
    local _maxJerkVect={}
    if not maxVel then
        maxVel=maxVelVect[1]
    if not maxAccel then
        maxAccel=maxAccelVect[1]
    if not maxJerk then
        maxJerk=maxJerkVect[1]
    for i=1,4,1 do
        _maxVelVect[i]=math.max(1*math.pi/180,math.min(maxVel,maxVelVect[i]))
        _maxAccelVect[i]=math.max(1*math.pi/180,math.min(maxAccel,maxAccelVect[i]))
        _maxJerkVect[i]=math.max(1*math.pi/180,math.min(maxJerk,maxJerkVect[i]))
    local op=sim.rml_no_sync+sim.rml_keep_target_vel
    if synchronous then
        op=-1
    local currentConf={}
    for i=1,#motorHandles,1 do
        currentConf[i]=sim.getJointPosition(motorHandles[i])
    sim.moveToConfig(op,currentConf,nil,nil,_maxVelVect,_maxAccelVect,_maxJerkVect,newMotorPositions,nil,movCallback,motorHandles)
function enableSuctionCup(enable)
    if enable then
        sim.writeCustomDataBlock(gripperHandle,'activity','on')
        sim.writeCustomDataBlock(gripperHandle,'activity','off')
function action1()
    enableSuctionCup(false)
    -- Synchronous operation of the individual joints:
    moveToPosition({180*math.pi/180,59*math.pi/180,84*math.pi/180,180*math.pi/180},true)
    moveToPosition({180*math.pi/180,52.5*math.pi/180,84*math.pi/180,180*math.pi/180},true)
    enableSuctionCup(true)
    moveToPosition({180*math.pi/180,59*math.pi/180,84*math.pi/180,180*math.pi/180},true)
    moveToPosition({90*math.pi/180,104*math.pi/180,60*math.pi/180,90*math.pi/180},true)
    -- Asynchronous operation of the individual joints:
    moveToPosition({180*math.pi/180,59*math.pi/180,84*math.pi/180,180*math.pi/180},false)
    moveToPosition({180*math.pi/180,52.5*math.pi/180,84*math.pi/180,180*math.pi/180},true)
    enableSuctionCup(false)
    moveToPosition({180*math.pi/180,59*math.pi/180,84*math.pi/180,180*math.pi/180},true)
    moveToPosition({90*math.pi/180,104*math.pi/180,60*math.pi/180,90*math.pi/180},false)
function coroutineMain()
    modelBase=sim.getObjectHandle(sim.handle_self)
    gripperHandle=sim.getObjectHandle('uarmVacuumGripper')
    pickupPart=sim.




    
getObjectHandle('uarm_pickupPart')
    sim.setObjectParent(pickupPart,-1,true)
    local maxVelocity=45*math.pi/180 -- rad/s
    local maxAcceleration=40*math.pi/180 -- rad/s^2
    local maxJerk=80*math.pi/180 -- rad/s^3
    local maxTorque=10 -- kg*m^2/s^2
    initialize(maxVelocity,maxAcceleration,maxJerk,maxTorque)
    while true do
        if order=='start' then
            action1()
            order=''  
NO2.手动控制uarm的三个轴
 
本节所要达到的效果是我们在python侧，发送G代码指令，如““G90 G0 X90 Y10 Z10 \r””，UARM侧接受到指令后，提取指令中的角度信息，并解析成三个轴的角度目标值，最后根据得到的角度改变机械臂的状态。 
2.1 控制指令的解析程序
 
上一节我们已经实现了发送字符串的机制，本小节主要是在uarm侧加入解析字符串的机制就可以，代码如下： 
		if string.sub(dat,1,6)=='G90 G0' then
            local order = split(dat,' ')            
            local J1=tonumber(string.sub(order[3],2,string.len(order[3])))
            local J2=tonumber(string.sub(order[4],2,string.len(order[4])))
            local J3=tonumber(string.sub(order[5],2,string.len(order[5])))
            print('receive G90 G0:',J1,J2,J3)
然后在python侧发送字符串（“G90 G0 X90 Y10 Z10 \r”）进行试验，可以得到如下结果，说明已经解析成功了：
  
2.2 实现关节的手动控制
 
这一节我们来实现一个uarm的关节角度手动操控器，如下图效果：
 
 如上图所示，先实现一个状态及操控面板，第一个框显示的是uarm反馈回来的各个关节的角度值，以及吸头的状态，第二个框是控制组件，通过调节滑块实现机械臂的运动控制。
 整个操作的机制是将滑块的数值通过通讯字符串发送给vrep侧，vrep侧进行解析后动作。
 部分代码如下，源码将在完结后是上传或者通过关注公众号届时发放：
 控制界面侧的部分代码如下：
 状态框的显示更新程序： 
	for i in range(3):
		_, jpos = sim.simxGetJointPosition(clientID, jointHandle[i], sim.simx_opmode_blocking)
        window['-J'+str(i+1)+'-'].Update(round(jpos/np.pi*180,2))  
        window['TJ'+str(i+1)].Update(str(round(jpos/np.pi*180,2)))
        err,signal=sim.simxReadStringStream(clientID,"toClient",sim.simx_opmode_buffer)                     
        receive=str(signal, "utf8")
        print("toClient:",receive+'\n')
        if receive=='G999 G1 on':
            #values['on']=1
            print("on now")
            window['on'].Update(True)
        if receive=='G999 G0 off':
            window['off'].Update(True)                   
            print("off now")
控制框的的核心程序： 
if event == 'send':
	J1V=str(int(values['-J1c-']))
    J2V=str(int(values['-J2c-']))
    J3V=str(int(values['-J3c-']))
    print("send angles:",J1V,J2V,J2V)  
    sendangles='G90 G0 X'+J1V+' Y'+J2V+' Z'+J3V+' \r'   
    sim.simxWriteStringStream(clientID,"fromClient",str.encode(sendangles),sim.simx_opmode_oneshot)    
if values['-on-'] and oldstate==0:      
    oldstate=1
    sendangles='G999 G1 \r' 
	sim.simxWriteStringStream(clientID,"fromClient",str.encode(sendangles),sim.simx_opmode_oneshot) 
if values['-off-'] and oldstate==1:
    oldstate=0
    sendangles='G999 G0 \r' 
    sim.simxWriteStringStream(clientID,"fromClient",str.encode(sendangles),sim.simx_opmode_oneshot) 

 如上图所示，通过一系列手动调节，把目标物体给拿了起来。 
在操作过程中发现，关节角度不能设置得太过了，因为手臂的机械结构决定它是有范围的，太过会使得手臂卡住或者断裂（当然仿真无所谓，可以重启），接下来我们将对关节的控制范围进行设定，并且实现前后，上下的操控实现。 
2.3 实现坐标逆解控制
 
我们已经在本文的姊妹篇中，介绍了uarm机械臂的逆解算法，并实现了python的逆解算法代码实现。这一节就可以引入该算法，实现机械臂基于末端目标坐标（x,y,z）的逆解控制。
 
 上图在坐标逆解操作的面板里面，我们可以通过调节x，y，z的坐标值，点击fire，通过通信规约发送经过逆解算法得出的（J1，J2,J3）的角度，在vrep侧机械臂就运动到了我们所期望的目标坐标！
  
可以看出，经过笔者的多次试验调试，算法达到了比较小的精度，需要目标坐标经过坐标逆解发送控制角度到vrep机械臂，执行后返回末端位置，（x，y，z）数值基本是一致的，想了解中间调节的细节的网友，可以留言交流。
 PS**关注公众号届时发放源码。 
下篇预告：
 《在VREP环境中，UARM与摄像头联动，实现基于视觉识别的自动抓取》
 
                    本篇利用前期对机械臂的运动控制python编程基础上，构建一个三轴机械臂仿真系统，系统使用vrep环境及内置的三轴机械臂模型与python进行通讯实现。最终实现python控制的机械臂的抓取。
				V-REP仿真Python控制机械臂和rg2夹爪
本论文转自(作者：lanlande）：
V-rep机器人仿真(Win10)：UR5+RG2+Kinect+YOLOV3+DDPG+Pytorch(第三部分：在V-rep中用python控制机械臂)
通过键盘按键控制v-rep中ur机械臂和夹爪
#-*- coding:utf-8 -*-
keyboard Instructions:
    robot moving velocity: <=5(advise)
    Q,W: joint 0
				包括ddpg、ppo、sac、td3、trop等多种算法流程代码；
包括：基于pybullet和，metagym搭建好的四足机器人模型使用sac和ppo算法训练数据集
包括：测试数据结果
运行前先配置python环境，并修改所有.py文件中的涉及的路径path.append(r'C:\Users\\机器人')
				文章目录前言vrep是什么？学习vrep的正确姿势是什么？
VREP是一款优秀的机器人仿真软件，相比于其他仿真软件，它功能强大，仿真度高，操作便利。
奈何这款优秀的仿真软件知名度不高，知道的研究人员很少，相关资料就更少了，让很多人上手困难。
笔者作为国内第一批使用VREP的研究人员，我用课余时间做一些VREP技术的分享，并形成一个系统，由简入深的，实用性强的系列教程。
vrep是什么？
vr...
V-rep是一款机器人仿真软件，可以验证机器人正逆运动学，动力学，轨迹规划，路径规划等。但是其界面是英文版本的，编程语言是Lua语言，对于一些刚结束机器人学的新人而言十分不友好。本篇博客主要对其界面的英文和一些脚本解释。
软件界面的英文翻译
motor properties                        电机特性
Target velocity                         目标速度
Maximum torque                          最
2.软件包（百度网盘永久链接）
目前，自己会在闲时下载一些软件包（主要下载EDU版本的呀）并挂在博客上，供大家免费取；大家如若急需某个版本，可以在博客下留言，我尽快下载并增加在博客上。
windows版本：
ubuntu版本：
macOS版本：
3.安装方式
之前写了两.

NO1.打通python-vrep的通讯

1.1 通讯框架设计

（1）python侧的设置：

（2）vrep侧的设置：

1.2两侧调通的基本通讯测试源码

（1）python侧通讯源码

（2）vrep侧lua源码

NO2.手动控制uarm的三个轴

2.1 控制指令的解析程序

2.2 实现关节的手动控制

2.3 实现坐标逆解控制