【正文】 義則是簡化為一個(gè)球體並有自己的座標(biāo)以及旋轉(zhuǎn)的角度，這三個(gè)元素加起來就是身體的結(jié)構(gòu)(configuration)，如圖三所示。每隻腳我們?cè)O(shè)定相同固定的長度，並且每隻腳都是以身體中心為原點(diǎn)。所以目前在這裡定義出的虛擬蜘蛛的身體結(jié)構(gòu)有八隻腳，每隻腳有各分有上下兩段，也就是兩個(gè)自由度兩個(gè)關(guān)節(jié)。真實(shí)的蜘蛛有八隻腳，每隻腳各有七個(gè)關(guān)節(jié)。所以我們?cè)谔摂M蜘蛛如何選擇落腳點(diǎn)的偏好也有提高這一方面的喜好程度。並且在觀察實(shí)際蜘蛛爬行時(shí)我們發(fā)現(xiàn)到蜘蛛在已搭建完成的網(wǎng)子上，對(duì)於螺旋線和輻射線上的交點(diǎn)也有者相當(dāng)高的偏好。不過值得注意的一點(diǎn)，真實(shí)世界的蜘蛛的腳是不會(huì)被自己的絲黏到的，因?yàn)樗鼈兊哪_底有特殊的油脂並且接觸面積也小。在稍後演算法的部分會(huì)詳盡的說明如何產(chǎn)生出蜘蛛網(wǎng)的過程。圖四：蜘蛛可以踩的範(fàn)圍。在我們這個(gè)研究中會(huì)跳過這個(gè)搭鷹架的步驟，直接搭建輻射絲，因?yàn)檫@個(gè)行為只是蜘蛛自己為了建出整齊的絲線而做的行為，也有相當(dāng)多的蜘蛛也跳過了這個(gè)步驟。依我們的推測(cè)有可能是因?yàn)橹┲胗衅米呔€與線之間的交叉點(diǎn)的結(jié)果，因?yàn)檫@樣的走法比較穩(wěn)固，舖出來的絲線也可以比較精準(zhǔn)整齊。值得觀察的一點(diǎn)是，有些品種的蜘蛛在建完輻射線之後會(huì)先架起鷹架再建螺旋線。不論在國外或國內(nèi)學(xué)界都有一種通用的程序來描述一隻織平面圓網(wǎng)的蜘蛛，如圖二。外框幾乎都是由凸多邊形組成的內(nèi)部則有輻射絲與螺旋絲如圖一。首先我們先介紹蜘蛛網(wǎng)的特性。平面網(wǎng)又有分成圓形網(wǎng)及不規(guī)則型的網(wǎng)子，不規(guī)則的網(wǎng)子結(jié)網(wǎng)規(guī)則不容易歸納出來，不同的品種也有其不同的規(guī)則，就算是同種的蜘蛛也可能會(huì)因?yàn)閴毫?、天氣、溼度等變因影響網(wǎng)子的結(jié)構(gòu)。3. 問題定義. 環(huán)境定義蜘蛛網(wǎng)分成立體網(wǎng)和平面網(wǎng)，立體網(wǎng)像是比較著名的黑寡婦，就是利用類似垂簾的網(wǎng)子捕捉獵物，甚至也有地洞型的陷阱網(wǎng)。以及[13]給定虛擬生物一些常識(shí)讓牠們?cè)诃h(huán)境中做出合於常識(shí)判斷的行為。而我們論文所提出的模擬蜘蛛也是屬於模擬真實(shí)生物的範(fàn)疇之中。在模擬現(xiàn)實(shí)世界的方面來說有[11]模擬真實(shí)魚的運(yùn)動(dòng)。這一點(diǎn)與[10]提過的三層自主式機(jī)器人溝通的中階溝通也就是指定終點(diǎn)令蜘蛛自動(dòng)感測(cè)週遭環(huán)境再自動(dòng)找出路徑與步行的規(guī)劃，都是通知機(jī)器人要移動(dòng)到哪個(gè)地方的工作目標(biāo)導(dǎo)向的命令。在互動(dòng)的層面上，除了虛擬蜘蛛網(wǎng)可以由使用者給定外框後自動(dòng)產(chǎn)生蜘蛛網(wǎng)，也可以藉由參數(shù)控制板上的滑桿調(diào)整蜘蛛網(wǎng)的屬性。他們的結(jié)果是最終產(chǎn)生的蜘蛛網(wǎng)要用來和真實(shí)世界的蜘蛛網(wǎng)做比較，其目標(biāo)在於蜘蛛網(wǎng)的擬真程度。而我們的目標(biāo)也以他們歸納出來的蜘蛛網(wǎng)架構(gòu)為主要參考原則來建立蜘蛛網(wǎng)。在第二單元會(huì)簡單介紹過去相關(guān)研究，其中包括多腳機(jī)器人和模擬蜘蛛網(wǎng)的部分；第三單元會(huì)提到關(guān)於蜘蛛網(wǎng)的建構(gòu)規(guī)則以及虛擬蜘蛛機(jī)器人的身體構(gòu)造定義；第四、五單元會(huì)探討蜘蛛網(wǎng)建構(gòu)以及蜘蛛步行產(chǎn)生的演算法，第六單元討論實(shí)做方法及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，第七單元是未來發(fā)展與結(jié)論。圖一是擷取自我們的程式自動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)果，其中最粗的線段代表的就是外框，輻射絲和螺旋絲的部分就由程式依據(jù)給定的規(guī)則，自動(dòng)產(chǎn)生。實(shí)做的部分，藉由少量的參數(shù)得到變化多端的蜘蛛網(wǎng)以及模擬蜘蛛的行走運(yùn)動(dòng)，所使用的方法是利用程式自動(dòng)產(chǎn)生蜘蛛網(wǎng)與規(guī)劃蜘蛛在蜘蛛網(wǎng)上行走的路徑，再利用抓取動(dòng)作關(guān)鍵格用內(nèi)插法產(chǎn)生腳步之間的動(dòng)作。提供出一個(gè)基本的架構(gòu)給想要做出蜘蛛網(wǎng)或是蜘蛛爬行運(yùn)動(dòng)的場景或效果，不需再從頭開始，直接利用此程式即可產(chǎn)生出雛型再加以修飾就可以呈現(xiàn)出蜘蛛網(wǎng)的效果及蜘蛛爬行的動(dòng)畫。能藉由模擬系統(tǒng)來讓一般人了解蜘蛛結(jié)網(wǎng)的行為以及結(jié)網(wǎng)的規(guī)則和特性；另外使用者可以和虛擬蜘蛛互動(dòng)，決定蜘蛛在蜘蛛網(wǎng)上行走的終點(diǎn)，藉以觀察蜘蛛在蜘蛛網(wǎng)上的步行達(dá)到育教娛樂的效果。而動(dòng)機(jī)可以分成兩種，第一是藉由程式模擬蜘蛛的行為。而且重複使用性高，但可以花費(fèi)較少的時(shí)間得到不錯(cuò)的結(jié)果。此方式根據(jù)運(yùn)動(dòng)原理以程式方式模擬動(dòng)作，優(yōu)點(diǎn)是重複性極是用性高。之後，讓軟體利用內(nèi)插法(interpolation)產(chǎn)生關(guān)鍵格與關(guān)鍵格之間連接的動(dòng)作。其優(yōu)點(diǎn)是可以得到看起來很自然的動(dòng)作模組，但是要把動(dòng)作套到虛擬人物的時(shí)候仍然需要做關(guān)節(jié)間距的調(diào)整，而且得到的動(dòng)作不能適應(yīng)其他環(huán)境或是地型的變化。一般製作動(dòng)畫主要是利用動(dòng)作擷取和取動(dòng)作關(guān)鍵格這兩個(gè)方式產(chǎn)生動(dòng)畫。圖片來源出自[5]。在實(shí)作方面是混合2D與3D的使用者介面，使用者以2D介面操作，以3D的方式呈現(xiàn)結(jié)果。此論文的所採用的方法是依據(jù)我們定義的蜘蛛網(wǎng)結(jié)網(wǎng)規(guī)則和指定參數(shù)的方式建構(gòu)蜘蛛網(wǎng)，蜘蛛在網(wǎng)上的步行也是經(jīng)過搜尋判斷後才得到路徑。Abstract目前在電腦動(dòng)畫方面，已有許多模擬生物運(yùn)動(dòng)的規(guī)劃並且也到達(dá)相當(dāng)成熟技術(shù)，像是人類的行走運(yùn)動(dòng)規(guī)劃；但是對(duì)於節(jié)肢動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，現(xiàn)在並不多見，大多並不是採用程式自動(dòng)產(chǎn)生的方式製造節(jié)肢動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫。虛擬蜘蛛建網(wǎng)及步行的互動(dòng)式模擬系統(tǒng)Interactive Simulation of Web Construction and Lootion for Virtual Spider林翰儂李蔡彥政治大學(xué)政治大學(xué)北市指南路二段64號(hào)北市指南路二段64號(hào)s8908li8 / 8圖一：最粗的線條是外框，輻射狀的普通粗線是輻射絲，螺旋狀的細(xì)線是螺旋絲。擁有黏性的絲線只有螺旋絲。本論文研究模擬蜘蛛網(wǎng)的建構(gòu)及虛擬蜘蛛在蜘蛛網(wǎng)上自動(dòng)規(guī)劃行走運(yùn)動(dòng)的模擬程式。本系統(tǒng)建造蜘蛛網(wǎng)的部分已經(jīng)可以成功的模擬出蜘蛛網(wǎng)的型態(tài)，也能夠自動(dòng)規(guī)劃蜘蛛在蜘蛛網(wǎng)上的運(yùn)動(dòng)路徑。1. 簡介圖二：蜘蛛網(wǎng)的建造順序是外框 輻射絲 螺旋絲。製作電腦動(dòng)畫的方式主要有動(dòng)作擷取(Motion Capture)和取動(dòng)作關(guān)鍵格(keyframing)以及程式自動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)畫這三種方法。動(dòng)作擷取的特點(diǎn)是利用真人演員的表演動(dòng)作，讓電腦讀取後產(chǎn)生虛擬演員的動(dòng)作。取動(dòng)作關(guān)鍵格的方法常見於坊間的3D動(dòng)畫製作軟體，使用者可以將做好的模型依照時(shí)間先後，每間隔一段時(shí)間調(diào)整模型在該時(shí)間點(diǎn)要擺放的位置，此動(dòng)作就是在設(shè)定模型的動(dòng)作關(guān)鍵格。而程式自動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)畫可以做到動(dòng)作擷取美中不足的地方。此方法式要解決的問題定義好，設(shè)定要遵循的規(guī)則，基本上就可以得到需要的動(dòng)作。我們的目標(biāo)在於程式自動(dòng)模擬蜘蛛網(wǎng)與蜘蛛在蜘蛛網(wǎng)上的行走模式。如此，就可以讓一般人藉由虛擬的方式就可以觀察蜘蛛的行為與蜘蛛網(wǎng)的構(gòu)成，不需到野外捕抓蜘蛛也不會(huì)破壞生態(tài)。第二點(diǎn)是在動(dòng)畫