前言

        CoppeliaSim（原Verp）在机器人仿真软件里面以免费开源、轻简为主要优势，但是其版本更新太快，而且不同版本之间差距过大，导致使用过程中遇到些问题，而网上搜到的解决方案、教程并不一定能适用于自己，甚至很多问题就是因为不同版本之间产生的。在此记录本人摸索使用的一些心得。

一、问题描述

        因为承接了前人的工作，他使用的是CoppeliaSim4.7所创建的场景以及对应的代码，这里我寻找老版本的CoppeliaSim4.5就有些东西打不开了，为了不从头搭建整个项目，所以无奈只能使用CoppeliaSim4.7，所以本教程适用于不得不使用较新版本的用户。

        我想要利用CoppeliaSim自带的逆运动学求解模块（IK），实现给定一个位置就能自动解算机械臂各关节应该移动多少，从而达到末端去自动跟踪目标位置的功能。网上有很多优秀的课程资源如[1,2]等，都有详细介绍该如何使用这个自带的功能，但是我发现我的4.7版本完全就找不到的对应按键功能：

        经过本人广泛地查询资料，发现想要重新找到被隐藏的按键也可以[3,4]，在下图位置找到usrset.txt，按照下面所示的方法修改，就能够恢复旧版的展示页面功能：

        但是个人实际操作中发现，即使显示出了原来旧版的按钮，按照教程里面的方法去搭建，也并不能实现控制机器人末端移动。可能在新版本中也只是徒有其表，里面的功能已经删除了，所以才隐藏掉。

二、问题解决

        虽然教程[1,2]里面的计算模块不再起作用，但是搭建如下机器人场景的方法依旧适用，例如tip和target的设置方法，以及关节模式都设置为“Inverse kinematics mode，并勾选Hybrid operation”

        我的这个4.7版本虽然关节模式显示括号里的是弃用，但这个关节模式还是能用的。不过有些模式不能用（例如看起来很相似的IK mode、Kinematic mode等），运行仿真之后，机械臂各组件都会散落一地。

        然后在创建好机械臂末端tip，和目标位置targe之后，关注它们的链接方式，使用[1]中的Link type为IK已经不再适用了（链接线为红线），这样的链接无法实现tip跟踪target，如下图所示

        

        而且其他的链接模式（Link type），经过尝试发现，都不能实现想要的功能，只有下图所示的这一种可以：

        在测试中发现，其实只要链接好这两个点，前面所提到的机械臂关节模式有不少都能用，只要运行起来零件不散落，都能自动跟踪目标点。通过蓝线链接好tip和target之后，就可以按照下面图所示的流程创建IK解算脚本了，这样创建IK脚本后，能实现即使不点仿真运行▶的按键，在场景中拖动，依然能实现机械臂末端跟踪，起到一个线程脚本的作用。

        到此为止，已经可以实现tip追踪target的功能了，即使不点击运行，鼠标在场景中拖动tip的位置，机械臂也能立刻跟随。后续上层控制发送的指令，就可以简化为以什么样的速度、加速度去移动这个虚拟的dummy点（target），然后机械臂自动地去跟随此位置变化。

三、功能实现

        现在想要实现python脚本控制功能示例，让target在起始位置和终止位置往复移动的功能，编写的脚本代码如下：

import time
import numpy as np
from coppeliasim_zmqremoteapi_client import *

client = RemoteAPIClient()
sim = client.require('sim')

# 获取 target 句柄（根据不同的场景层级调整路径）
target = sim.getObject('/LBRiiwa14R820/target')

# 定义起始点和目标点（世界坐标系下的位置）
start_pos = [-0.5, 0.85, 0.5]      # 开始/准备位置
end_pos = [0.25, 1.05, 0.5]        # 目标位置

# 速度设置 (m/s)
speed_forward = 0.5   # 从 start 到 end 的速度
speed_backward = 0.4  # 从 end 回到 start 的速度

# 暂停时间 (秒)
pause_forward = 2.0   # 到达 end 后停顿
pause_backward = 3.0  # 回到 start 后停顿

# 插值步长 (秒)
dt = 0.05


def move_target_linear(sim, target_handle, start, end, speed, dt=0.05):
    """
    将 target 从 start 线性移动到 end，速度为 speed (m/s)
    使用 time.sleep(dt) 进行简单时间控制
    """
    start = np.array(start, dtype=float)
    end = np.array(end, dtype=float)
    direction = end - start
    distance = np.linalg.norm(direction)
    if distance < 1e-6:
        return
    duration = distance / speed
    steps = int(duration / dt)
    for i in range(1, steps + 1):
        t = i / steps
        current = start + t * direction
        sim.setObjectPosition(target_handle, sim.handle_world, current.tolist())
        time.sleep(dt)
    # 确保最终精确到达终点
    sim.setObjectPosition(target_handle, sim.handle_world, end.tolist())
    time.sleep(dt)  # 再给一点时间让 IK 稳定


def main():
    # 启动仿真
    sim.startSimulation()
    print("Simulation started. Press Ctrl+C to stop.")
    time.sleep(0.5)  # 等待仿真稳定

    # 先将 target 设置到起始位置
    sim.setObjectPosition(target, sim.handle_world, start_pos)
    time.sleep(0.5)

    try:
        while True:
            # 从 start 移动到 end
            print("Moving to target position...")
            move_target_linear(sim, target, start_pos, end_pos, speed_forward, dt)
            print("Target reached. Pausing 2 seconds...")
            time.sleep(pause_forward)

            # 从 end 移动回 start
            print("Returning to start position...")
            move_target_linear(sim, target, end_pos, start_pos, speed_backward, dt)
            print("Start reached. Pausing 3 seconds...")
            time.sleep(pause_backward)

    except KeyboardInterrupt:
        print("\nStopping simulation...")
    finally:
        sim.stopSimulation()
        print("Simulation stopped.")


if __name__ == "__main__":
    main()

        上述代码只需要打开创建好场景的CoppeliaSim即可，并不必须要运行起来仿真，就能实现场景中的机械臂末端在起始位置和终止位置往复运动。

讨论

        当然，上述python脚本在CoppeliaSim运行起来仿真也是可以控制的，只不过有时会遇见机械臂中间关节抖振甚至打转的现象，本人目前还没有什么解决方法的头绪。这些现存的问题如果有什么好的解决方法，欢迎评论讨论。

参考资源：

[1] CoppeliaSim（Vrep）机械臂拖动仿真

[2] 22-vrep.Coppeliasim计算模块-运动学模块（1）

[3] CoppeliaSim软件的用户设置

[4] coppeliasim中的针对usrset的几个好用设置

[5] CoppliaSim原Vrep4.7.0最新版本导入SW零件和基于python的机械臂仿真和逆运动学IK模块控制

[6] vrep/coppeliasim串联机器人散落一地的解决办法

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