本節我們主要介紹如何使用遠端API（Python）的方式來控制機械臂的運動，主要介紹位置控制模式。

在V-rep外部控制中，我們通常稱遠端API端為Client端，稱V-REP為Server端，下面的內容分別從Server端和Client端介紹如何配置，最終完成聯合模擬。

1. 建模

該部分不屬於本節的重點，故我們直接從左側[Model Brower]->[robots]->[non-mobile]裡面選擇Jaco arm.ttm，拖入到一個new scene裡面，儲存。

2. V-rep配置

2.1 關節配置

在[Scene hiearchy]中開啟Object（也就是Jaco），你會發現裡面是一個鏈式結構，有Base，Joint，Link等，今天我們主要配置Joint。

雙擊Jaco_joint*前面的圖示，會跳出第一個彈窗（Scene Object Properties），需要配置以下內容： （1）關節角範圍[Pos.min, Pos.min + Pos.range]：這麼寫我想已經很清楚了，比方說你的關節角轉動範圍為[-90deg, 90deg]，那麼你需要在Pos.min後面填寫-90，在Pos.range裡面填寫180；（deg是提醒你，這裡的單位是°，不是rad） （2）關節角的初值Pos：Jaco裡面預設所有的關節，初始角都是180°，你可以自己嘗試改變角度，看看Jaco的構型如何變化； （3）Mode：Joint的控制模式有四種，今天需要用到的是Torque / force mode； 然後進入Dynamic Properity：點選最小面的按鈕，進入第二個彈窗Joint Dynamic Properties，需要配置如下內容： （4）Motor enabled：選中，使能電機； （5）Control loop enabled：選中，進入預設的控制； （6）Target Position：目標位置，設定為關節初始值，因為外部控制，我們會進行更改的； （7）Position control （PID）：這是預設控制的一種形式，我們今天採用這種，小夥伴們在完成本節內容，可以自行過來調節PID的引數，看看不同的引數，所對應的響應如何。（多說一句：現在很多廠家的機械臂都不開放力矩環，對應的控制就是位置控制，適合初學者適應實際機械臂控制。） （8）其他部分暫時不需要動，注意配置所有的關節！！！！

2.2 V-rep端通訊配置

外部控制，我們通常採用Non-threaded child script，所以我們需要配置這個子指令碼。 我們點選Object（Jaco）後面的一個“指令碼”圖示，會發現它的名字是 Thread child script，我們delete掉，然後add 一個associated child script（Non-threaded）

開啟該指令碼，會發現裡面有四個子函式

function sysCall_init() function sysCall_actuation() function sysCall_sensing() function sysCall_cleanup()

根據名字，我們不難猜測，分別是初始化、執行器、感測器、清除等操作的配置。為了給一些不熟悉Lua語言的朋友更好的學習，我們僅在初始化函式裡面配置通訊，其他的部分均在遠端API裡面完成。

我們來介紹一下這個函式：simRemoteApi.start，方便以後大家也學會去自己理解Manual。

功能描述：在指定埠上啟動臨時遠端API伺服器服務。當從模擬指令碼啟動時，服務將在模擬完成時自動結束 輸入： portNumber:安裝伺服器服務的埠。20000以上埠優先。為了使用共享記憶體，可以指定負埠號，而不是套接字通訊。 maxPacketSize:套接字傳送包的最大大小。確保將值保持在1300，除非客戶端有不同的設定。 debug:如果為真，視窗將顯示該埠上的資料流量。 preEnableTrigger:如果為真，將對來自客戶機的同步觸發訊號預啟用伺服器服務。 輸出： num result:-1如果操作不成功。在未來的版本中，可能會有一個更差異化的回報價值

[有道詞典翻譯，服務於頭疼英語的朋友。]大致可以理解一下，這個函式通常輸入一些埠等配置，來實現遠端API與V-rep的臨時通訊（V-rep執行時才能通訊！！！切記，劃重點，要考）

so，怎麼用呢，直接把下面一行復制貼上到function sysCall_init()裡面就好了，有人說那你上面說這麼多幹嘛，哈哈，就是逗你玩的！！

repeat until (simRemoteApi.start(19999,1300,false,true)~=-1)

以上完成了V-rep端的配置，下面介紹如何配置Python端。

3. API端配置

3.1 Python的配置

筆者用的是Python 3.6，編譯器是PyCharm，如果想知道怎麼安裝Python和PyCharm，出門右拐，看筆者軟體安裝部分的部落格。

3.2 函式庫的匯入

簡單來說，需要配置配置幾個檔案，就像pip install numpy那樣，安裝一些外接的庫，在Python裡面新增介面相關檔案，這些檔案可以在Vrep的安裝資料夾中找到，包括：

vrep.py vrepConst.py remoteApi.dll(win) remoteApi.dylib(mac) remoteApi.so(linux)

Vrep安裝資料夾->programming->remoteApiBindings-> (1)->python->python (1)->lib->lib->(32/64 Bit)

將這些檔案複製到PyCharm定義的Project資料夾中，這樣也省事，如圖所示。

4. Python程式編寫

4.1 模擬的步驟

1. Setting（設定引入一些庫函式等、引數等）
2. Init（關閉其他連線、通訊檢測）
3. Configuration（配置控制代碼，設定同步模式等）
4. Simulation（設定模擬引數）
5. CoreControl （在模擬大迴圈裡面寫規劃與控制）

Step1. Setting

from __future__ import division
import numpy as np
import math
import vrep

RAD2EDG = 180 / math.pi   # 常數，弧度轉度數
tstep = 0.005             # 定義模擬步長
# 配置關節資訊
jointNum = 6
baseName = 'Jaco'
jointName = 'Jaco_joint'

Step2. Init

print('Program started')
# 關閉潛在的連線
vrep.simxFinish(-1)
# 每隔0.2s檢測一次，直到連線上V-rep
while True:
    clientID = vrep.simxStart('127.0.0.1', 19999, True, True, 5000, 5)
    if clientID > -1:
        break
    else:
        time.sleep(0.2)
        print("Failed connecting to remote API server!")
print("Connection success!")

Step3. Configuration

# 設定模擬步長，為了保持API端與V-rep端相同步長
vrep.simxSetFloatingParameter(clientID, vrep.sim_floatparam_simulation_time_step, tstep, vrep.simx_opmode_oneshot)
# 然後開啟同步模式
vrep.simxSynchronous(clientID, True) 
vrep.simxStartSimulation(clientID, vrep.simx_opmode_oneshot)

# 然後讀取Base和Joint的控制代碼
jointHandle = np.zeros((jointNum,), dtype=np.int) # 注意是整型
for i in range(jointNum):
    _, returnHandle = vrep.simxGetObjectHandle(clientID, jointName + str(i+1), vrep.simx_opmode_blocking)
    jointHandle[i] = returnHandle

_, baseHandle = vrep.simxGetObjectHandle(clientID, baseName, vrep.simx_opmode_blocking)

print('Handles available!')

# 然後首次讀取關節的初始值，以streaming的形式
jointConfig = np.zeros((jointNum,))
for i in range(jointNum):
     _, jpos = vrep.simxGetJointPosition(clientID, jointHandle[i], vrep.simx_opmode_streaming)
     jointConfig[i] = jpos

Step4：Simulation

lastCmdTime=vrep.simxGetLastCmdTime(clientID)  # 記錄當前時間
vrep.simxSynchronousTrigger(clientID)  # 讓模擬走一步
# 開始模擬
while vrep.simxGetConnectionId(clientID) != -1：
    currCmdTime=vrep.simxGetLastCmdTime(clientID)  # 記錄當前時間
    dt = currCmdTime - lastCmdTime # 記錄時間間隔，用於控制
    # ***
    # ***
    # ***
    lastCmdTime=currCmdTime    # 記錄當前時間
    vrep.simxSynchronousTrigger(clientID)  # 進行下一步
    vrep.simxGetPingTime(clientID)    # 使得該模擬步走完

注：在***處插入的CoreControl部分的程式碼，也可以自己寫

Step5. CoreControl

        # 讀取當前的狀態值，之後都用buffer形式讀取
        for i in range(jointNum):
            _, jpos = vrep.simxGetJointPosition(clientID, jointHandle[i], vrep.simx_opmode_buffer)
            print(round(jpos * RAD2DEG, 2))
            jointConfig[i] = jpos

        # 控制命令需要同時方式，故暫停通訊，用於儲存所有控制命令一起傳送
        vrep.simxPauseCommunication(clientID, True)
        for i in range(jointNum):
            vrep.simxSetJointTargetPosition(clientID, jointHandle[i], 120/RAD2DEG, vrep.simx_opmode_oneshot)
        vrep.simxPauseCommunication(clientID, False)

好了，編寫結束；注：筆者控制所有關節的期望位置為120°，當然大家可以嘗試更復雜的控制命令，按照上面的模板。

5. 模擬

先run一下V-rep端的模擬，然後run Python端的程式碼，可以發現，所有關節都轉動到120°的位置。

祝大家學習順利！

Reference