2 Boyutlu Fiziksel Simulasyon (Rigid Body 2d Physics Simulation), pymunk

Belli şekildeki objelerin gerçek dünyada nasıl davranacağını merak ediyorsak simülasyon çözümüne başvurabiliriz. 2 boyutta bu tür simülasyonlar pymunk ile rahatça yapılabilir. Bu fizik motoru arka planda chipmunk adlı C++ ile yazılmış başka bir yazılıma arayüz sağlıyor. Kurmak için

pip install pymunk

pymunk ile küresel, diktörtgen kenarlı, vs türünden objeler yaratabiliriz, hatta pek çok farklı parçaları birbirine yapıştırmak ta mümkündür. Sert zemin yaratılabilir. Objeleri çarpıştırmak, ya da istediğimiz objelere istediğimiz taraflarından dış kuvvet uygulamak mümkün. "Yere düşen" objeler gerçek dünyada tahmin edilebilecek şekilde davranırlar, yerçekim ayarlanabilir.

Test etmek için üst ve alt kısımlarından kuvvet uygulanan bir çubuk örneği,

Bar 1

Bu çubuğu bir dualkopter gibi düşünebiliriz, alt ve üst pervaneler var, alt üst ok tuşları ile uygulanan kuvvet arttırılıp azaltılabiliyor, ve sağ sol ok tuşları ile kuvvetin acısı değiştiriliyor, [1] örneğindeki durumun simülasyonu gibi düşünülebilir.

Fakat dikkat edersek kopter hassas. Güç uygulandığı anda sağa sola yalpalanması çok kolay. Burada problem [1]'deki durumun iyi simüle edilmemiş olması. Simülasyon kuvveti tek noktaya uyguluyor, fakat [1] kopterine bakarsak, pervaneler objenin gövdesinden daha geniş, ve aerodinamik kurallarına göre pervanenin sağladıği kuvvet kapsadığı tüm alan için geçerlidir. O zaman yeni bir simülasyon ile iki ufak çubuğu alttan üstten daha büyük olan gövdeye yapıştırarak, ve kuvveti tüm ufak çubuk alanına uygularız. Böylece gövdeden daha geniş olan pervane alanı simule edilmiş olur.

Bu ikinci simülasyonun daha dengeli olduğu görülecektir.

import pymunk, pygame, random, sys, numpy as np, pyglet
from pymunk.pygame_util import DrawOptions

width = 600
height = 600

class Dualcopter:
    def __init__(self, position, space):
        self.mass = 1
        self.shape = pymunk.Poly.create_box(None, size=(10, 50))
        self.moment = pymunk.moment_for_poly(self.mass, self.shape.get_vertices())
        self.body = pymunk.Body(self.mass, self.moment)
        top = pymunk.Segment(self.body, (-10, 25), (10, 25), 3)  # 2        
        bottom = pymunk.Segment(self.body, (-10, -25), (10, -25), 3)  # 2        
        self.shape.body = self.body
        self.shape.body.position = position
        space.add(self.shape, self.body, top, bottom)

class Ground:
    def __init__(self, space):
        self.body = pymunk.Body(0, 0, body_type=pymunk.Body.STATIC)
        self.shape = pymunk.Poly.create_box(self.body, (width, 10))
        self.shape.body.position = (width//2, 10)
        space.add(self.shape, self.body)

def main():

    pygame.init()
    screen = pygame.display.set_mode((width, height))
    pygame.display.set_caption("The ball drops")
    clock = pygame.time.Clock()

    draw_options = DrawOptions(screen)

    space = pymunk.Space()
    space.gravity = 0, -100
    x = random.randint(120, 380)
    ground = Ground(space)
    copter = Dualcopter((x, 550), space)
    thrust_angle = 0
    thrust = 0

    i = 0
    while True:
        i += 1
        print ('================')
        print ('velocity', copter.shape.body.velocity)
        print ('angle', copter.shape.body.angle)
        print ('rv', copter.shape.body.rotation_vector)
        #if i%20==0: pygame.image.save(screen, "/tmp/out-%d.jpeg" % i)
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit(0)
            elif event.type == pygame.KEYDOWN:
                print ('thrust',thrust,'angle',thrust_angle)
                if event.key == 274:
                    print ('down')
                    thrust -= 20
                elif event.key == 273:
                    print ('up')
                    thrust += 20
                elif event.key == 275:
                    print ('right')
                    thrust_angle += 10
                elif event.key == 276:
                    thrust_angle -= 10
                    print ('left')

        T = thrust / 6.0
        copter.shape.body.apply_force_at_local_point((0, T), (-10, -25))
        copter.shape.body.apply_force_at_local_point((0, T), (-5, -25))
        copter.shape.body.apply_force_at_local_point((0, T), (5, -25))
        copter.shape.body.apply_force_at_local_point((0, T), (10, -25))

        F = (T*np.sin(np.deg2rad(thrust_angle)), T*np.cos(np.deg2rad(thrust_angle)))
        copter.shape.body.apply_force_at_local_point(F, (-10, 25))
        copter.shape.body.apply_force_at_local_point(F, (-5, 25))
        copter.shape.body.apply_force_at_local_point(F, (5, 25))
        copter.shape.body.apply_force_at_local_point(F, (10, 25))

        screen.fill((0, 0, 0))
        space.debug_draw(draw_options)
        space.step(1/50.0)
        pygame.display.update()
        clock.tick(50)


if __name__ == '__main__':
    sys.exit(main())

Kaynaklar

[1] Mcclay, Dualcopter

[2] Nielsen, Drone Drop

Yukarı