VJEŽBA V14 · MODUL 3 · RAZVOJ OKRUŽENJA VIRTUALNE STVARNOSTI
Vježba V14 · 2 sata
Uvoz i sklapanje mobilnog robota u sceni
Dvanaest dijelova robota MR-1 uvozi se u scenu laboratorija VR-1 i rukama sklapa na radnom stolu. Vježba povezuje ishodišta, kolizijske oblike, fiziku i hijerarhiju sklopa s logikom prihvata dijela na ležište.
- uvesti 12 dijelova robota u mjerilu 1 : 1 s ishodištima na mjestima spoja
- dodijeliti kolizijske oblike i fizikalna svojstva primjerena ulozi dijela
- izraditi prihvat dijela na ležište uz toleranciju položaja i kuta
- složiti sklop kao hijerarhiju sa šasijom kao roditeljem
- izračunati odstupanje od ležišta i udio modela u budžetu scene
O vježbi
Prije vježbe proći gradivo: 3.6 Integracija modela, logike i uređaja u funkcionalno okruženje.
Pitanja i zadaci na ovoj stranici su bez odgovora. Rješenje s postupkom otvara se gumbom Prikaži rješenje ispod svakog pitanja, a upute za nastavnika nalaze se na dnu stranice.
Zadatak
Model robota MR-1 (220 × 180 × 110 mm, masa 1,2 kg) pripremljen je u modulu 1 kao glTF od 3,2 MB s razinom detalja LOD0 od 28 000 trokuta i jednim materijalom po dijelu. Dvanaest dijelova — šasija, poklopac, dva pogonska kotača Ø65 mm, dva motora s reduktorom, kuglični oslonac, baterija, upravljačka pločica, ultrazvučni senzor udaljenosti, modul s dva IR senzora linije i prekidač — leži u pladnju na radnom stolu.
Šasija je pričvršćena na stol. Korisnik hvata dio (logika iz V11) i približava ga njegovu ležištu (utoru za priklapanje, jedinica 3.6) na šasiji. Ako je dio unutar 15 mm i 10° od ležišta, pri puštanju se prihvati: dovede se točno na mjesto, isključi mu se fizika i postaje dijete šasije. Kotač se može postaviti tek kad je postavljen njegov motor, a poklopac tek kad su postavljeni baterija, pločica i prekidač. Kad je svih 12 dijelova na mjestu, robot je jedno tijelo mase 1,2 kg spremno za vožnju po stolu.
Oprema i pribor
- računalo s grafičkom karticom za VR i naočale s kontrolerima
- razvojno okruženje s nacrtima (npr. Unreal Engine) i projekt iz V13 s hvatanjem i kretanjem
- glTF model MR-1 iz modula 1 i program za slobodno modeliranje (npr. Blender) za popravak ishodišta
- popis dijelova s masama i redoslijedom sklapanja
Pravila koja se primjenjuju
Mjerilo 1 : 1 — robot u sceni mora biti 220 mm dug; provjerava se mjernom kockom poznate veličine. Ishodište na mjestu spoja — ishodište kotača je na osi vrtnje, motora na prirubnici, ostalih dijelova na točki kojom sjedaju na šasiju. Jednostavne kolizije — kvadri, valjci i kapsule, za šasiju složeni oblik od nekoliko kvadara; kolizija po mreži samo iznimno. Jedno tijelo za sklop — prihvaćeni dijelovi nemaju vlastitu simulaciju fizike. Budžet scene — uređaj B: ≤ 300 000 trokuta i ≤ 150 poziva za crtanje.
Pažnja
Najčešća pogreška: dijelovi se uvezu s ishodištem u ishodištu sklopa iz CAD-a, pa se svi okreću oko iste točke izvan dijela. Kotač se tada ne može ni prihvatiti ni vrtjeti oko svoje osi. Ishodišta popravite prije uvoza, ne u sceni.
Crtež
Postupak
- U programu za slobodno modeliranje provjerite mjere (220 × 180 × 110 mm) i ishodišta svih 12 dijelova prema pravilima; ispravite ih i ponovno izvezite glTF.
- Uvezite model u scenu. Provjerite jedinice: u okruženju s osnovnom jedinicom centimetar robot je dug 22 jedinice, u okruženju s metrom 0,22. Postavite šasiju na stol (ploča na 750 mm) i pričvrstite je.
- Svakom dijelu dodijelite jednostavan kolizijski oblik, uključite fiziku i masu tako da zbroj bude 1,2 kg. Dijelove stavite u pladanj na stolu.
- Na šasiju i motore dodajte 11 praznih objekata ležišta s imenima dijelova, točno na položaju i orijentaciji spoja. Svakom ležištu dodajte varijablu Uvjet s popisom ležišta koja moraju biti popunjena prije njega.
- Na puštanje dijela (događaj iz V11) izračunajte udaljenost do njegova ležišta i kut između orijentacija. Ako su oba unutar tolerancije i uvjet je ispunjen: isključite fiziku, postavite točan položaj i orijentaciju ležišta i pričvrstite dio na roditelja (šasiju ili motor). Inače dio pada kao i prije.
- Pri približavanju prikažite prozirni obris dijela na ležištu (cijan ako je prihvat moguć) i kratku vibraciju pri prihvatu.
- Kad je popunjeno svih 11 ležišta (šasija se računa kao postavljena, pa brojač pokazuje 12 / 12), otpustite šasiju sa stola i uključite joj fiziku mase 1,2 kg. Pomaknite korijen MR-1 i provjerite da se cijeli sklop giba zajedno.
- Izmjerite trokute i pozive za crtanje u sceni sa sklopljenim robotom i zapišite ih uz ograničenja uređaja B.
- Proširenje: vožnja po stolu zadavanjem brzine kotača, ili iz simulacije robota koja prima naredbu, a vraća kutove kotača.
Pitanja i zadaci
1. Računski. Motor je pušten s odstupanjem od ležišta (8; −6; 11) mm i zakrenut za 12°. Hoće li se prihvatiti?
Prikaži rješenje
d = √(8² + 6² + 11²) = √221 = 14,9 mm ≤ 15 mm, položaj je u redu. Kut 12° > 10°, pa se dio ne prihvaća. Moraju biti ispunjena oba uvjeta.
2. Računski. Model iz CAD-a je u milimetrima. Kolika je duljina robota u sceni ako uvoznik vrijednosti shvati kao metre bez pretvorbe, i koji je faktor ispravka?
Prikaži rješenje
Broj 220 postao bi 220 m, robot bi bio 1000 puta prevelik. Faktor ispravka je 0,001 (mm → m), odnosno 0,1 za okruženje s centimetrima (220 mm = 22 cm). Takva greška odmah se vidi mjernom kockom.
3. Računski. Koliki udio budžeta uređaja B troši robot s 28 000 trokuta i 12 materijala (jedan poziv za crtanje po materijalu)?
Prikaži rješenje
Trokuti: 28 000/300 000 = 9,3 %. Pozivi za crtanje: 12/150 = 8 %. Robot je dakle mali dio scene; budžet troše laboratorij i okoliš.
4. Računski. Ishodište kotača Ø65 mm pomaknuto je 3 mm od osi. Robot vozi 0,3 m/s (pretpostavka za zadatak). Što se vidi i kolikom frekvencijom?
Prikaži rješenje
Brzina vrtnje n = v/(π · D) = 0,3/(π · 0,065) ≈ 1,47 okr/s. Kotač se vrti ekscentrično, pa se robot njiše gore-dolje s rasponom 2 · 3 = 6 mm oko 1,5 puta u sekundi.
5. Zašto prihvaćeni dio postaje dijete šasije, a ne ostaje samostalan objekt na istom mjestu?
Prikaži rješenje
Dijete nasljeđuje položaj i orijentaciju roditelja: kad se šasija pomakne ili robot vozi, svi dijelovi idu s njom. Samostalni dijelovi ostali bi na mjestu.
6. Zašto se za dijelove koriste jednostavni kolizijski oblici, a ne kolizija po mreži od 28 000 trokuta?
Prikaži rješenje
Provjera sudara jednostavnih oblika mnogo je brža i stabilnija, a pokretna tijela s kolizijom po nekonveksnoj mreži okruženja često ne podržavaju. Za hvatanje i sklapanje dovoljna je gruba granica dijela.
7. Što bi se dogodilo pri vožnji kad bi prihvaćeni dijelovi zadržali vlastitu simulaciju fizike?
Prikaži rješenje
Svaki dio bi se gibao kao zasebno tijelo: gravitacija i sudari odvojili bi ga od šasije i sklop bi se raspao ili podrhtavao. Zato je sklop jedno tijelo, a dijelovi samo njegova geometrija.
8. Zašto ležište kotača postaje aktivno tek kad je postavljen motor?
Prikaži rješenje
Redoslijed odgovara stvarnom sklapanju: kotač sjeda na vratilo reduktora. Scena time uči ispravan redoslijed, a hijerarhija ostaje ispravna jer je kotač dijete motora.
Za nastavnika
Otvori upute za nastavnika
Priprema
Pripremite ispravan glTF MR-1 kao zamjenu za polaznike čiji modeli iz M1 nisu gotovi, i jedan namjerno s pogrešnim ishodištima i mjerilom za korake 1–2. Provjerite da projekt iz V13 radi.
Tijek sata
- 10 min — slika V14.1 i demonstracija gotovog sklapanja.
- 20 min — koraci 1–3, mjerilo, ishodišta, kolizije.
- 35 min — koraci 4–7, ležišta i prihvat.
- 15 min — sklapanje u naočalama i mjerenje (korak 8).
- 10 min — pitanja 1–4 i predaja.
Očekivani rezultati
Robot u mjerilu 1 : 1, svih 12 dijelova prihvaća se samo unutar tolerancije i uz poštovan redoslijed, sklop se giba kao cjelina, a zapis sadrži broj trokuta i poziva za crtanje.
Česte pogreške
- ishodišta dijelova u ishodištu CAD sklopa
- prihvaćeni dio zadržava fiziku
- dio pričvršćen na korijen umjesto na šasiju ili motor
- provjerava se samo udaljenost, ne i kut
Vrednovanje
| Kriterij | Bodovi |
|---|---|
| Mjerilo i ishodišta svih dijelova | 4 |
| Kolizije i fizika | 3 |
| Prihvat s tolerancijom položaja i kuta | 5 |
| Hijerarhija i redoslijed sklapanja | 4 |
| Mjerenje budžeta i zapis | 2 |
| Odgovori na pitanja | 2 |
| Ukupno | 20 |