機器人程序設(shè)計報告（完整版）

1、期末考試論文專用課程名稱：班號： 學(xué)號： 姓名： 成績:機器人程序設(shè)計報告【軟件使用說明】本程序主要功能有：播放一段程序員預(yù)選制作好的機器人運動動畫，用戶可以通過細節(jié)窗口觀 察機器人，也可通過全局觀察窗口觀察機器人在整個場景中的運動。程序擁有一個主窗口，三個子 窗口。其中主窗口擁有四個菜單選項，訂制動畫子窗口擁有一個菜單項。菜單項通過右鍵點擊彈出。 主窗口菜單功能介紹： 重播：可以讓用戶重復(fù)觀看預(yù)制動畫或者自制動畫。規(guī)定動作模式：此模式下可播放程序員事先制作好的一段動畫。 自選動作播放模式：播放用戶制作好的一段動畫。自選動作設(shè)計模式：在此模式下用戶可通過自制動畫窗口提供的功能制作機器人動畫。

2、訂制動畫子窗口菜單功能介紹： 添加動作功能：當用戶制作完成一個關(guān)鍵幀后可使用此菜單功能將關(guān)鍵幀加入到鏈表中?！緦嶒?zāi)康摹勘緦嶒災(zāi)康模?、通過編程深入理解的計算機圖形學(xué)原理2、掌握基本的圖元繪制3、熟悉程序的編寫過程4、了解程序與用戶的交互過程【實驗內(nèi)容】編程實現(xiàn)以下功能：1、制作一個三維場景，場景主體為機器人2、機器人可在場景中作一些運動3、機器人運動以動畫的形式表現(xiàn)出來4、向用戶提供一個交互的平臺使用戶可以自己制作機器人動畫【原理解析】1、文字界面。文字界面是必要的一個模塊，它可以幫助用戶更好的去使用程序，也可以幫助程序員推銷自己 的軟件。英文輸出：通過 glut 庫給定的 void glu

3、tBitmapCharacter(void *font, int character)函數(shù)可以在窗口中顯示單個英文字符，并且可以指定font (字體)，既然可以顯示單個字符，那么自然可以顯示字符串，使用glRasterPos2i(int Posx,int Posy)函數(shù)可以指定當前需要顯示的字符的位置，在顯示完一個字符后此位置會自動水平移動，因此結(jié)合這兩個函數(shù)可實現(xiàn)英文字符串的指定位置輸出功能。中文輸出：相對英文輸出來說，中文輸出有很多的優(yōu)勢。首先，程序員的母語是中文，那么當程序員如果 能使用中文輸出則可更貼切地表達想要傳遞給用戶的信息，在某些時候甚至只能用中文才能表達清 楚。其次，用戶的母語

4、也基本上是中文，并且英文水平也各不相同，在這樣的情況下中文輸出就顯 得更加必要了。再次，窗口用于文字輸出的空間是有限的，這就使得精煉的或者說占用空間小的文 字表達顯得很重要，而這一點上中文明顯優(yōu)于英文。中文顯示的實現(xiàn)分下面幾個步驟:本程序使用的漢字點陣為 16 X 16宋體字體，字庫文件為 HKZ16，大小為261K,因此需要開辟 261K大小的內(nèi)存并讀入此文件全部信息。一個漢字是由兩個 AS（碼組成的，而英文字符（包括其它常用字符如數(shù)字等）則只由一個ASC碼代表。漢字的前一個 ASC碼值是大于128的，而英文字符（包括其它常用字符如數(shù)字等）的ASC碼值全是小于等于128的，這是判斷一個字符是

5、否為漢字的重要標志。漢字的前一個ASC碼稱為區(qū)碼，后一個稱為位碼，這兩個數(shù)的大小與漢字點陣信息在字庫文件中的位置有關(guān)。在字庫文件中找漢字信息就好比在某小區(qū)找人，區(qū)碼就相當于此人所在的樓號，而位碼則相當 于此人所在的房間號，給定了樓號與房間號那么人就可以找到了。找到點陣信息后可以使用 gl庫中的glBitmap（）函數(shù)來顯示出來，此函數(shù)的用法就不再贅述。中英文混合顯示：中文顯示固然很不錯，但是在某些情況下英文字符又不可缺少，比如數(shù)字，運算符等等。因此 混合顯示是最佳的一個解決方式?；旌巷@示的關(guān)鍵點在于順序顯示字符串中的字符時判斷當前字符 是中文還是英文字符，前面提到過漢字的前一個ASC碼值是大于

6、128的，而英文字符則小于等于128，這樣就順利地解決了辨認問題，從而實現(xiàn)了混合顯示，增加了程序員隊界面的掌握和對程序的表達 能力。任課教師：日期：2009 年12月 20 日期末考試論文專用課程名稱:班號:學(xué)號： 姓名： 成績:中文顯示任課教師：日期：2009 年12月 20 日制自選動作窗口（在此窗口點擊右鍵可彈岀菜單，左鍵點擊綠色數(shù)字作:T-.向向B向方萬方萬向問向向5、動畫的實現(xiàn)關(guān)鍵幀動畫：動畫看起來之所以不同與一幅幅的靜止畫面是因為它能在較短的時間內(nèi)連續(xù)的播放畫面，在本任課教師： 日期：2009 年12月 20 日期末考試論文專用課程名稱：班號： 學(xué)號： 姓名： 成績：程序中，畫面的

7、播放頻率為每秒10次。也就是說你要播放1秒鐘的動畫就需要給系統(tǒng)提供 10組數(shù)據(jù)（數(shù) 據(jù)的獲得參見動作管理部分）。如果所有的動作都是手動獲得，那么一個 20秒鐘的動畫將需要200組 數(shù)據(jù)，這可不是一件輕松的活！為了減少工作量，這里引入關(guān)鍵幀動畫技術(shù)。其原理如下：在一段時間內(nèi)設(shè)置若干個關(guān)鍵畫面，當一個畫面與下一畫面之間某個時刻需要播放時，通過插 值的方式計算出一組插值數(shù)據(jù)，播放這組插值數(shù)據(jù)所對應(yīng)得畫面即可。關(guān)鍵幀數(shù)據(jù)的存放模式為鏈表方式，由于動畫的長短不一，關(guān)鍵幀的數(shù)量也就無法確定，使用 鏈表則可解決這一問題， 每次播放時只需判斷鏈表是否到達空指針就可確定動畫是否應(yīng)該停止播放， 而制作關(guān)鍵幀時也只

8、需不斷地將新的幀數(shù)據(jù)添加到鏈表中去即可。關(guān)鍵幀動畫既保證了畫面的流暢又使得程序員的工作量大大減低，是動畫制作的必要部分。用戶自制動畫：通過程序員搭建的交互平臺，用戶可以自己設(shè)計動畫。這是本程序最大的特點，也是最難實現(xiàn) 的一部分。動畫的制作最主要的工作是關(guān)鍵幀的制作，而關(guān)鍵幀制作實際上就是動作數(shù)據(jù)的獲得，用戶可 先在草稿紙上粗略的繪制動作，然后通過訂制動作窗口的互動功能細致地修改數(shù)據(jù)，從而制作滿意 的動作。當某一個動作制作完畢只需點擊此窗口的右鍵菜單中“添加動作”功能即可將關(guān)鍵幀保存到播 放鏈表中，當用戶完成所有關(guān)鍵幀的制作后，只需在主窗口的右鍵菜單中選擇“自選動作播放”即 可觀看自己制作的動畫

9、了，主窗口還有一個“重播”功能讓用戶可以多次重復(fù)觀看自制的動畫。當 然用戶也可使用這一功能重復(fù)觀看程序員實現(xiàn)做好的示例動畫。【實驗步驟】【實驗結(jié)果】本程序?qū)嵔Y(jié)果：1、實現(xiàn)了多窗口功能2、實現(xiàn)了中英文混合輸出功能3、實現(xiàn)了機器人動作編輯功能4、實現(xiàn)了關(guān)鍵幀動畫5、實現(xiàn)了用戶自制動畫功能【難點與亮點】多窗口界面：亮點一：多窗口界面可以使程序員從多個角度去展現(xiàn)自己的作品。難點：多個窗口需要顯示不同的畫面，對程序員來說，如何合理地復(fù)用代碼、如何協(xié)調(diào)個窗口的信息，如何分配比重都將是不小的挑戰(zhàn)。亮點二：中英文混合顯示。中英文混合顯示使得界面變得更加友好，更加人性化，更加本土化。難點：需要了解的預(yù)備知識較多

10、。要了解字符串的輸出，了解中文字庫文件的結(jié)構(gòu)，熟悉漢字點陣的輸出，熟悉位圖在 窗口中的輸出等。亮點三：動作可編輯化。通過控制一組數(shù)據(jù)來達到對動作的控制，而不必去關(guān)心程序中的細節(jié)。難點：觀察機器人各部位繪制的規(guī)律，總結(jié)出共同的特點，利用共性編寫函數(shù)以實現(xiàn)動作的數(shù)據(jù) 化管理。亮點四：關(guān)鍵幀動畫。關(guān)鍵幀動畫節(jié)省了程序員大量的時間，右保證了動畫的流暢性，同時也有 利于程序的維護與拓展。難點：需要程序員理解動畫原理，掌握動畫的編制過程。亮點五：用戶自制動畫功能的實現(xiàn)。用戶雖然不了解動畫的原理，但是通過程序員搭建的平臺可以自己制作動畫，這是本程序最大的亮點，也是實用性最強的一點，用戶可以在完全不熟悉編程的

11、 情況下充分的發(fā)揮想象力與創(chuàng)造力去制作動畫，用戶所需的只是藝術(shù)家的天賦。難點：程序員需要提供細致的互動功能以及友好方便的操作界面，并且，由于用戶的行為是無法控制的，因此程序員必須處理好各種怪異操作帶來的影響，也就是俗稱的錯誤處理。眾所周知，錯 誤處理對程序員來說永遠都是一個極大的挑戰(zhàn)。【實驗體會】由于時間上以及技術(shù)上的原因， 本程序有許多的不足和待完善之處，我總結(jié)了主要有以下幾點:機器人的手與腳的制作：手應(yīng)該說是身體上最靈活、動作最豐富的部位，如果能好好地將手的 模型制作好，那將會使本程序上一個檔次。但是正因為手太過靈活，模型的自由度就非常的高，制 作起來極難，也極費時間，因此時間與技術(shù)的雙重

12、難題使得我只能作罷，腳的制作要比手簡單一些， 但相對而言也是比較費時的，因此也未能實現(xiàn)。面部表情的制作：面部的制作花費了我大量的時間，基本上能做到一些典型的表情了，如哭笑等， 但是面部的特寫極少，并且面部在畫面中占的份額很低，這就使得表情的制作顯得得不償失，因此 我只是草草地使用了一個平常的表情，在整個程序中沒有表情的變化，本來想再開辟一個子窗口專 門用于面部特寫，但是由于時間上的原因只好作罷。用戶模型自制：由于每個人的審美觀不同，有的用戶可能不喜歡程序員制作的模型，如果能夠讓用 戶通過交互平臺自己制作模型那么就可以做到模型動畫自制一整套服務(wù)，讓用戶完全的體會個性化 的享受。當然這在技術(shù)上就有

13、非常高的要求了，作者的能力還遠未達到。自制的動畫的文件保存：用戶的動畫制作功能是實現(xiàn)了，但是辛辛苦苦制作的得意之作在關(guān)閉程序 后就會消失掉，這是一件令人痛心疾首的事。因此，如果本程序需要再度拓展的話，第一個要解決 的問題便是動畫的保存問題，事實上這是比較容易解決的，只需將幾個關(guān)鍵幀的數(shù)據(jù)組保存到文件 中，然后編寫相應(yīng)的文件載入模塊即可，由于時間有限只好先作罷了。恢復(fù)功能：一個好的交互系統(tǒng)總是會有比較好的恢復(fù)功能，因為用戶在實現(xiàn)自己的創(chuàng)意時總免不了 修修改改，恢復(fù)功能可以保證用戶在一段時期內(nèi)有反悔的機會。紋理的加入：紋理的加入將大大的加強畫面的視覺效果，是三維程序不可缺少的一部份，由于時間 的原因只好缺席了。通過本程序的制作， 我體會到了很多以前沒有體會過的感想，解決了很多以前困擾已久的問題,產(chǎn)生了更多將會困擾我很久的問題，挖掘出了很多以前沒有看到的自身的潛力，看懂了很多以前沒 有看懂的知識。越來越多的程序編寫使我更加熟練地用程序?qū)崿F(xiàn)我的想法，這是可喜之處，但是有 可喜和可悲是并存的，很多時候想法無法通過程序來實現(xiàn)，有時間上的原因，但更多的是技術(shù)上的 問題，做的越多才發(fā)現(xiàn)自己會的越少，茫茫四顧，