教程 8 · Supervisor · Webots 入门教程

教程 8：Supervisor（30 分钟）

[Supervisor(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor)（监督者）负责监管一个世界（world），能够对它进行信息的设置或获取。本教程将教你：

如何使用 supervisor 移动物体。
如何删除一个节点并在其位置生成另一个节点。
如何跟踪场景中物体的演变。
如何改变物体的属性，即它的颜色。

这些只是 [Supervisor(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor) 所能完成的部分任务，完整概述请参阅其文档。但请注意，即使启用了 supervisor 选项，也无法直接访问安装在其他机器人上的设备所记录的测量值。

设置环境并添加 Supervisor

动手实践 #1：目标是创建环境并添加一个 Supervisor。通过 File / New / New Project Directory... 菜单项创建一个新项目目录，并按照以下说明操作：

将项目目录命名为 my_supervisor，而不是建议的 my_project。
将世界文件命名为 my_supervisor.wbt，而不是建议的 empty.wbt。
勾选所有的复选框，包括默认未勾选的 "Add a rectangle arena"。
为了获得更大的空间，通过修改 floorSize 字段把场地大小设置为 10x10 米。
向场景中添加一个 BB-8 机器人，点击 Add 按钮并导航到：PROTO nodes (Webots projects) / robots / sphero / bb8。
出于本教程的目的，点击 controller 字段，然后点击 Select 按钮，并从列表中选择 <none>，以移除 BB-8 的默认控制器。
向场景中添加一个简单的 [Robot(https://cyberbotics.com/doc/reference/robot) 节点，它将成为我们的 Supervisor。点击 Add 按钮时，可以在 base nodes 类别中找到 [Robot(https://cyberbotics.com/doc/reference/robot) 节点。为了更好地跟踪它，将其 name 字段改为 supervisor。
尽管名称已更改，该节点目前仍然只是一个 [Robot(https://cyberbotics.com/doc/reference/robot)，要将此机器人变为 [Supervisor(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor)，需要把它的 supervisor 字段设置为 "TRUE"。
与普通机器人一样，supervisor 的行为也是由控制器定义的。使用 File / New / New Robot Controller... 菜单项添加一个控制器，选择你喜欢的编程语言。本教程选择 Python，但也会提供所有其他选项的代码。将控制器命名为 supervisor_controller 并点击 finish（对于 C++ 和 Java，请将其命名为 SupervisorController）。
再次展开 [Robot(https://cyberbotics.com/doc/reference/robot) 节点，按下 controller 字段并点击 Select 按钮，以便将你刚刚创建的控制器赋予 supervisor。
保存世界。

如果你遵循了这些步骤，你的环境应该如下所示：

使用 Supervisor 移动物体

到目前为止，我们的 [Supervisor(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor) 相当无聊，因为赋予它的控制器什么也不做。

在本节中，我们将把 supervisor 编程为把 BB-8 机器人移动到另一个位置。需要指出的是，为了实现这一点我们实际上是在"作弊"——我们不是指示 BB-8 移动到新位置，而是把它直接传送到那里。换句话说，这种移动将无视所有物理规则，但这也正是 [Supervisor(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor) 的强大之处，因为它可以随意打破规则。

你可能已经注意到，我们从 File / New / New Robot Controller... 菜单项创建的默认控制器是为经典机器人配置的，而不是为 supervisor 配置的。因此，要获得 supervisor 的能力，需要对控制器做一些细微的改动。首先，根据你所选择的语言，用下面的代码替换默认控制器的内容并保存。

这些改动包括：

导入 Supervisor 库/模块，而不是 Robot 的
创建 Supervisor 实例，而不是 Robot 实例。

注意： 重要的是要记住，supervisor 只不过是一个拥有特殊能力的机器人，这意味着机器人能做的一切，supervisor 也能做。也就是说，如果你有了 supervisor 实例，就不需要 Robot 实例。例如，决定控制器运行节奏的无限循环（即：while robot.step(TIME_STEP) != -1）不需要更改，因为 supervisor 同样可以做到。

以下是根据你所选编程语言需要遵循的说明。

将控制器内容替换为以下内容。保存并使用 Build 按钮编译。

#include <webots/robot.h>
#include <webots/supervisor.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv) {
  wb_robot_init();

  const int time_step = (int)wb_robot_get_basic_time_step();

  // [CODE PLACEHOLDER 1]

  int i = 0;
  while (wb_robot_step(time_step) != -1) {
    // [CODE PLACEHOLDER 2]

    i++;
  }

  wb_robot_cleanup();

  return 0;
}

将控制器内容替换为以下内容。保存并使用 Build 按钮编译。

#include <webots/Supervisor.hpp>

// All the webots classes are defined in the "webots" namespace
using namespace webots;

int main(int argc, char **argv) {

  Supervisor *robot = new Supervisor(); // create Supervisor instance

  int timeStep = (int)robot->getBasicTimeStep();

  // [CODE PLACEHOLDER 1]

  int i = 0;
  while (robot->step(timeStep) != -1) {
    // [CODE PLACEHOLDER 2]

    i++;
  }

  delete robot;

  return 0;
}

将控制器内容替换为以下内容并保存。

from controller import Supervisor

robot = Supervisor()  # create Supervisor instance

timestep = int(robot.getBasicTimeStep())

# [CODE PLACEHOLDER 1]

i = 0
while robot.step(timestep) != -1:
  # [CODE PLACEHOLDER 2]

  i += 1

将控制器内容替换为以下内容。保存并使用 Build 按钮编译。

import com.cyberbotics.webots.controller.Supervisor;
import com.cyberbotics.webots.controller.Node;
import com.cyberbotics.webots.controller.Field;

public class SupervisorController {

  public static void main(String[] args) {
    Supervisor robot = new Supervisor(); // create Supervisor instance

    int timeStep = (int) robot.getBasicTimeStep();

    // [CODE PLACEHOLDER 1]

    int i = 0;
    while (robot.step(timeStep) != -1) {
      // [CODE PLACEHOLDER 2]

      i++;
    }
  }
}

将控制器内容替换为以下内容并保存。

function supervisor_controller

TIME_STEP = wb_robot_get_basic_time_step();

% [CODE PLACEHOLDER 1]

i = 0;
while wb_robot_step(TIME_STEP) ~= -1
  % [CODE PLACEHOLDER 2]

  i = i + 1;
end

将 BB-8 移动到新位置相当简单，如果你想在没有 supervisor 帮助的情况下做到这一点，只需把它的 translation 字段更改为期望的值，例如 0 0 2.5。 [Supervisor(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor) 的做法与此几乎相同。

动手实践 #2：使用 Supervisor 移动 BB-8。原则上世界可能非常复杂，因此需要一种方法在其他物体之中唯一地识别我们的 BB-8。为此，我们可以使用在[教程 2(tutorial-2-modification-of-the-environment.html) 中探讨过的 DEF 机制。在场景树中点击 BB-8 节点，给它一个 DEF 名称 "BB-8"，然后保存世界。

在幕后，每个节点都通过节点引用唯一标识，拥有这个引用，我们就可以修改它。要检索该引用，可以使用 supervisor 函数 [wb_supervisor_node_get_from_def(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_node_get_from_def)。在 CODE PLACEHOLDER 1 中，检索 BB-8 的节点引用。

WbNodeRef bb8_node = wb_supervisor_node_get_from_def("BB-8");

现在我们能够访问该节点了，接下来需要访问它的 translation 字段，具体来说，我们需要该字段的引用，就像刚才对节点所做的那样。为此，可以使用 [wb_supervisor_node_get_field(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_node_get_field) 函数。

WbFieldRef translation_field = wb_supervisor_node_get_field(bb8_node, "translation");

最后，既然 translation 字段的引用已经可用，剩下的就是把它设置为不同的值。同样，supervisor API 拥有完成此操作所需的所有工具。 translation 字段的类型为 SFVec3，这仅仅意味着它是一个三维向量。该字段的值可以使用 [wb_supervisor_field_set_sf_vec3f(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_field_set_sf_vec3f) 函数来设置。

if (i == 0) {
  const double new_value[3] = {2.5, 0, 0};
  wb_supervisor_field_set_sf_vec3f(translation_field, new_value);
}

这就是全部了。如果你保存、构建并运行模拟，你将看到 BB-8 瞬间被传送到一个新位置。

在幕后，每个节点都通过节点引用唯一标识，拥有这个引用，我们就可以修改它。要检索该引用，可以使用 supervisor 方法 [getFromDef(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_node_get_from_def)。在 CODE PLACEHOLDER 1 中，检索 BB-8 的节点引用。

Node *bb8Node = robot->getFromDef("BB-8");

现在我们能够访问该节点了，接下来需要访问它的 translation 字段，具体来说，我们需要该字段的引用，就像刚才对节点所做的那样。为此，可以使用 [getField(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_node_get_field) 方法。

Field *translationField = bb8Node->getField("translation");

最后，既然 translation 字段的引用已经可用，剩下的就是把它设置为不同的值。同样，supervisor API 拥有完成此操作所需的所有工具。 translation 字段的类型为 SFVec3，这仅仅意味着它是一个三维向量。该字段的值可以使用 [setSFVec3f(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_field_set_sf_vec3f) 方法来设置。在 CODE PLACEHOLDER 2 中，添加以下内容：

if (i == 0) {
  const double newValue[3] = {2.5, 0, 0};
  translationField->setSFVec3f(newValue);
}

这就是全部了。如果你保存、构建并运行模拟，你将看到 BB-8 瞬间被传送到一个新位置。

bb8_node = robot.getFromDef('BB-8')

translation_field = bb8_node.getField('translation')

if i == 0:
  new_value = [2.5, 0, 0]
  translation_field.setSFVec3f(new_value)

这就是全部了。如果你保存并运行模拟，你将看到 BB-8 瞬间被传送到一个新位置。

Node bb8Node = robot.getFromDef("BB-8");

Field translationField = bb8Node.getField("translation");

if (i == 0) {
  double newValue[] = {2.5, 0, 0};
  translationField.setSFVec3f(newValue);
}

这就是全部了。如果你保存、构建并运行模拟，你将看到 BB-8 瞬间被传送到一个新位置。

在幕后，每个节点都通过节点引用唯一标识，拥有这个引用，我们就可以修改它。要检索该引用，可以使用 supervisor 方法 [wb_supervisor_node_get_from_def(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_node_get_from_def)。在 CODE PLACEHOLDER 1 中，检索 BB-8 的节点引用。

bb8_node = wb_supervisor_node_get_from_def('BB-8');

translation_field = wb_supervisor_node_get_field(bb8_node, 'translation');

if (i == 0)
  new_value = [2.5, 0, 0]
  wb_supervisor_field_set_sf_vec3f(translation_field, new_value);
end

这就是全部了。如果你保存并运行模拟，你将看到 BB-8 瞬间被传送到一个新位置。

这是一个简单的例子，但无论你希望修改哪个字段，原理都是相同的。例如，你可以增大物体的尺寸、改变它的颜色、改变光照条件，或者在物体越界时重置它的位置，可能性是无穷的。这只是一个获取节点引用的问题，从中可以按名称获得字段引用，然后使用适合你要修改类型的函数设置它的值。

生成与移除节点

Supervisor 还可以用于填充环境，从而动态地搭建场景。本节聚焦于如何添加和移除节点，具体来说，我们将从这个世界中移除 BB-8，并用另一个机器人替换它，即 Nao。

动手实践 #3：移除和添加节点。在上一节中，我们已经看到了如何检索对象的节点引用。可以使用 [wb_supervisor_node_remove(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_node_remove) 函数从场景树中移除一个节点。 if 条件并非必需，它只是在移除之前增加了 10 步的延迟，使效果更明显。在 CODE PLACEHOLDER 2 中添加以下代码。

if (i == 10)
  wb_supervisor_node_remove(bb8_node);

10 个时间步之后，BB-8 将从场景中被移除。现在，让我们在 20 个时间步之后添加 Nao 机器人。为了添加一个节点，我们必须知道希望在场景树的哪个位置生成它。它应该被添加到场景树的顶层吗？还是应该作为另一个节点的字段插入？这些问题将决定节点如何插入以及需要使用哪个 supervisor 函数，但其中不变的因素是，我们需要这个位置的引用。在这种情况下，Nao 机器人将被添加到场景树的最后位置，也就是 BB-8 之前出现的位置。首先，我们需要向 Webots 声明 Nao，作为我们创建的世界的可导入 PROTO。要继续，请点击位于场景树顶部的 IMPORTABLE EXTERNPROTO 按钮。位于场景树下方的字段编辑器应该显示一个 IMPORTABLE EXTERNPROTO 面板，其中有一个名为 "Insert new" 的按钮。点击此按钮，并从 PROTO nodes (Webots Projects) 部分选择 Nao 机器人。按下 "Insert" 按钮。如果你把鼠标悬停在 "Insert new" 按钮下方出现的 Nao 项目上，你将在工具提示中看到它的下载 URL。保存世界文件，以便存储此信息。

尽管并不明显，场景树实际上是一个 [Group(https://cyberbotics.com/doc/reference/group) 节点，场景树中的每个对象——如 WorldInfo、Viewpoint、TexturedBackground 等等——都不过是定义为它子节点的节点。我们将这个包含一切的 [Group(https://cyberbotics.com/doc/reference/group) 节点称为 root 节点。为了插入 Nao 机器人，我们所需要的引用实际上是 root 节点的 children 字段的引用。在 CODE PLACEHOLDER 1 标记的位置，以下代码可以获取该引用。

WbNodeRef root_node = wb_supervisor_node_get_root();
WbFieldRef children_field = wb_supervisor_node_get_field(root_node, "children");

要生成一个节点，你应该使用 supervisor 函数 [wb_supervisor_field_import_[mf/sf]_node_from_string(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string)。这些函数名称中的 "mf_node" 和 "sf_node" 部分指定了对象被插入到其中的节点的类型。 "mf_node" 代表 multi-field node（多字段节点），而 "sf_node" 代表 single-field node（单字段节点）。

如前所述，Nao 应该被添加到 root 节点的 children 字段中，你可能已经猜到，这个 children 字段是多字段类型。

让我们在 20 个时间步之后从字符串添加它，在 CODE PLACEHOLDER 2 中添加以下代码片段：

if (i == 20)
  wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string(children_field, -1, "Nao { }");

"-1" 指定了我们希望插入节点的位置，在本例中，是把它插入到最后一个位置。 "Nao { }" 是一个描述我们希望生成什么的字符串。描述对象的方式是使用 VRML97 格式，这也是世界文件中使用的格式。 20 个时间步之后，Nao 机器人将在场景中央生成。

假设我们希望 Nao 生成在 BB-8 原来的位置，我们当然可以按照动手实践 2 的流程把它移动过去，但那并不聪明。实际上，我们可以直接在字符串中指定 translation 字段！将字符串 "Nao { }" 替换为 "Nao { translation 2.5 0 0.334 }"，它就会恰好生成在那个位置。还不止于此，以同样的方式，我们还可以定义它的 controller 参数，或者 cameraWidth，或者它的任何其他参数。

动手实践 #3：移除和添加节点。在上一节中，我们已经看到了如何检索对象的节点引用。可以使用 [remove(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_node_remove) 方法从场景树中移除一个节点。 if 条件并非必需，它只是在移除之前增加了 10 步的延迟，使效果更明显。在 CODE PLACEHOLDER 2 中添加以下代码。

if (i == 10)
  bb8Node->remove();

Node *rootNode = robot->getRoot();
Field *childrenField = rootNode->getField("children");

要生成一个节点，你应该使用 supervisor 函数 [importMFNodeFromString(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string) 或 [importSFNodeFromString(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_field_import_sf_node_from_string)。这些函数名称中的 "MFNode" 和 "SFNode" 部分指定了对象被插入到其中的节点的类型。 "MFNode" 代表 multi-field node（多字段节点），而 "SFNode" 代表 single-field node（单字段节点）。

如前所述，Nao 应该被添加到 root 节点的 children 字段中，你可能已经猜到，这个 children 字段是多字段类型。

让我们在 20 个时间步之后从字符串添加它，在 CODE PLACEHOLDER 2 中添加以下代码片段：

if (i == 20)
  childrenField->importMFNodeFromString(-1, "Nao { }");

if i == 10:
  bb8_node.remove()

root_node = robot.getRoot()
children_field = root_node.getField('children')

要生成一个节点，你应该使用 supervisor 函数 [importMFNodeFromString(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string) 或 [importSFNodeFromString(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_field_import_sf_node_from_string)。这些函数名称中的 "MFNode" 和 "SFNode" 部分指定了对象被插入到其中的节点的类型。 "MFNode" 代表 multi-field node（多字段节点），而 "sf_node" 代表 single-field node（单字段节点）。

如前所述，Nao 应该被添加到 root 节点的 children 字段中，你可能已经猜到，这个 children 字段是多字段类型。

让我们在 20 个时间步之后从字符串添加它，在 CODE PLACEHOLDER 2 中添加以下代码片段：

if i == 20:
  children_field.importMFNodeFromString(-1, 'Nao { }')

if (i == 10)
  bb8Node.remove();

Node rootNode = robot.getRoot();
Field childrenField = rootNode.getField("children");

要生成一个节点，你应该使用 supervisor 函数 [importMFNodeFromString(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string) 或 [importSFNodeFromString(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_field_import_sf_node_from_string)。这些函数名称中的 "MFNode" 和 "sf_node" 部分指定了对象被插入到其中的节点的类型。 "MFNode" 代表 multi-field node（多字段节点），而 "SFNode" 代表 single-field node（单字段节点）。

如前所述，Nao 应该被添加到 root 节点的 children 字段中，你可能已经猜到，这个 children 字段是多字段类型。

让我们在 20 个时间步之后从字符串添加它，在 CODE PLACEHOLDER 2 中添加以下代码片段：

if (i == 20)
  childrenField.importMFNodeFromString(-1, "Nao { }");

假设我们希望 Nao 生成在 BB-8 原来的位置，我们当然可以按照动手实践 2 的流程把它移动过去，但那并不聪明。实际上，我们可以直接在字符串中指定 translation 字段！将字符串 "Nao { }" 替换为 "Nao { translation 2.5 0.334 }"，它就会恰好生成在那个位置。还不止于此，以同样的方式，我们还可以定义它的 controller 参数，或者 cameraWidth，或者它的任何其他参数。

if (i == 10)
  wb_supervisor_node_remove(bb8_node);
end

root_node = wb_supervisor_node_get_root()
children_field = wb_supervisor_node_get_field(root_node, 'children')

如前所述，Nao 应该被添加到 root 节点的 children 字段中，你可能已经猜到，这个 children 字段是多字段类型。

让我们在 20 个时间步之后从字符串添加它，在 CODE PLACEHOLDER 2 中添加以下代码片段：

if (i == 20)
  wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string(children_field, -1, 'Nao { }');
end

技巧： 如果你不熟悉 VRML97，定义这些字符串的一个简单技巧就是让 Webots 替你完成。你可以手动创建对象（使用 Webots 界面），然后保存世界。保存时，Webots 会把你构建的内容转换为一段文本字符串。如果你用文本编辑器打开世界文件，就可以直接复制对象的描述。

使用 Supervisor 跟踪物体位置

由于 supervisor 拥有无限的能力，它是跟踪模拟演变的完美工具。在本节中，我们将利用已学到的知识生成一个球，并在它下落的过程中跟踪它的位置，当它触地时改变它的颜色。

动手实践 #4：我们需要使用 [wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string) 函数在 0 1 1 位置生成球，既然做到这一步，让我们同时获取该节点以及 Ball 的 color 字段的引用。但首先，我们必须把 Ball 声明为 IMPORTABLE EXTERNPROTO，就像我们之前为 Nao 机器人所做的那样。完成后，在 CODE PLACEHOLDER 1 中添加：

wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string(children_field, -1, "DEF BALL Ball { translation 0 1 1 }");
WbNodeRef ball_node = wb_supervisor_node_get_from_def("BALL");
WbFieldRef color_field = wb_supervisor_node_get_field(ball_node, "color");

如果你运行模拟，球应该会出现并开始下落，直到与地面相撞。

为了跟踪球的位置，我们可以获取它 translation 字段的引用并持续读取该值，不过更简单的方法是使用另一个为该任务而创建的 supervisor 函数，即 [wb_supervisor_node_get_position(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_node_get_position)。在 CODE PLACEHOLDER 2 中添加：

const double *position = wb_supervisor_node_get_position(ball_node);
printf("Ball position: %f %f %f\n", position[0], position[1], position[2]);

现在我们可以跟踪它了，让我们改变球的颜色。由于球有 0.2 的半径，当位置的 "Y" 坐标小于这个值时（即碰撞发生时），我们就改变 color 字段。

if (position[2] < 0.2) {
  const double red_color[3] = {1, 0, 0};
  wb_supervisor_field_set_sf_color(color_field, red_color);
}

childrenField->importMFNodeFromString(-1, "DEF BALL Ball { translation 0 1 1 }");
Node *ballNode = robot->getFromDef("BALL");
Field *colorField = ballNode->getField("color");

如果你运行模拟，球应该会出现并开始下落，直到与地面相撞。

为了跟踪球的位置，我们可以获取它 translation 字段的引用并持续读取该值，不过更简单的方法是使用另一个为该任务而创建的 supervisor 方法，即 [getPosition(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_node_get_position)。在 CODE PLACEHOLDER 2 中添加：

const double *position = ballNode->getPosition();
std::cout << "Ball position: " << position[0] << " " << position[1] << " " << position[2] << std::endl;

现在我们可以跟踪它了，让球一旦发生碰撞就改变颜色。由于球有 0.2 的半径，当位置的 "Y" 坐标小于这个值时，我们就可以改变 color 字段。

if (position[2] < 0.2) {
  const double redColor[3] = {1, 0, 0};
  colorField->setSFColor(redColor);
}

children_field.importMFNodeFromString(-1, 'DEF BALL Ball { translation 0 1 1 }')
ball_node = robot.getFromDef('BALL')
color_field = ball_node.getField('color')

如果你运行模拟，球应该会出现并开始下落，直到与地面相撞。

position = ball_node.getPosition()
print('Ball position: %f %f %f\n' %(position[0], position[1], position[2]))

现在我们可以跟踪它了，让球一旦发生碰撞就改变颜色。由于球有 0.2 的半径，当位置的 "Y" 坐标小于这个值时，我们就可以改变 color 字段。

if position[2] < 0.2:
  red_color = [1, 0, 0]
  color_field.setSFColor(red_color)

childrenField.importMFNodeFromString(-1, "DEF BALL Ball { translation 0 1 1 }");
Node ballNode = robot.getFromDef("BALL");
Field colorField = ballNode.getField("color");

如果你运行模拟，球应该会出现并开始下落，直到与地面相撞。

double position[] = ballNode.getPosition();
System.out.println("Ball position: " + position[0] + " " + position[1] + " " + position[2]);

现在我们可以跟踪它了，让球一旦发生碰撞就改变颜色。由于球有 0.2 的半径，当位置的 "Y" 坐标小于这个值时，我们就可以改变 color 字段。

if (position[2] < 0.2) {
  double redColor[] = {1, 0, 0};
  colorField.setSFColor(redColor);
}

wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string(children_field, -1, 'DEF BALL Ball { translation 0 1 1 }');
ball_node = wb_supervisor_node_get_from_def('BALL');
color_field = wb_supervisor_node_get_field(ball_node, 'color');

如果你运行模拟，球应该会出现并开始下落，直到与地面相撞。

为了跟踪球的位置，我们可以获取它 translation 字段的引用并持续读取该值，不过更简单的方法是使用另一个为该任务而创建的 supervisor 方法，即 [wb_supervisor_node_get_position(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_node_get_position)。在 CODE PLACEHOLDER 2 中添加：

position = wb_supervisor_node_get_position(ball_node);
wb_console_print(strcat('Ball position: ', num2str(position(1)), ' ', num2str(position(2)), ' ', num2str(position(3))), WB_STDOUT);

现在我们可以跟踪它了，让球一旦发生碰撞就改变颜色。由于球有 0.2 的半径，当位置的 "Y" 坐标小于这个值时，我们就可以改变 color 字段。

if (position(3) < 0.2)
  red_color = [1, 0, 0];
  wb_supervisor_field_set_sf_color(color_field, red_color);
end

将全部内容组合在一起

在这里你可以找到控制器的完整代码。

#include <webots/robot.h>
#include <webots/supervisor.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv) {
  wb_robot_init();

  const int time_step = (int) wb_robot_get_basic_time_step();

  // [CODE PLACEHOLDER 1]
  WbNodeRef bb8_node = wb_supervisor_node_get_from_def("BB-8");
  WbFieldRef translation_field = wb_supervisor_node_get_field(bb8_node, "translation");

  WbNodeRef root_node = wb_supervisor_node_get_root();
  WbFieldRef children_field = wb_supervisor_node_get_field(root_node, "children");

  wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string(children_field, -1, "DEF BALL Ball { translation 0 1 1 }");
  WbNodeRef ball_node = wb_supervisor_node_get_from_def("BALL");
  WbFieldRef color_field = wb_supervisor_node_get_field(ball_node, "color");

  int i = 0;
  while (wb_robot_step(time_step) != -1) {
    // [CODE PLACEHOLDER 2]
    if (i == 0) {
      const double new_value[3] = {2.5, 0, 0};
      wb_supervisor_field_set_sf_vec3f(translation_field, new_value);
    }

    if (i == 10)
      wb_supervisor_node_remove(bb8_node);

    if (i == 20)
      wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string(children_field, -1, "Nao { translation 2.5 0 0.334 }");

    const double *position = wb_supervisor_node_get_position(ball_node);
    printf("Ball position: %f %f %f\n", position[0], position[1], position[2]);

    if (position[2] < 0.2) {
      const double red_color[3] = {1, 0, 0};
      wb_supervisor_field_set_sf_color(color_field, red_color);
    }

    i++;
  }

  wb_robot_cleanup();

  return 0;
}

#include <webots/Supervisor.hpp>

// All the webots classes are defined in the "webots" namespace
using namespace webots;

int main(int argc, char **argv) {
  Supervisor *robot = new Supervisor();  // create Supervisor instance

  int timeStep = (int)robot->getBasicTimeStep();

  // [CODE PLACEHOLDER 1]
  Node *bb8Node = robot->getFromDef("BB-8");
  Field *translationField = bb8Node->getField("translation");

  Node *rootNode = robot->getRoot();
  Field *childrenField = rootNode->getField("children");

  childrenField->importMFNodeFromString(-1, "DEF BALL Ball { translation 0 1 1 }");
  Node *ballNode = robot->getFromDef("BALL");
  Field *colorField = ballNode->getField("color");

  int i = 0;
  while (robot->step(timeStep) != -1) {
    // [CODE PLACEHOLDER 2]
    if (i == 0) {
      const double newValue[3] = {2.5, 0, 0};
      translationField->setSFVec3f(newValue);
    }

    if (i == 10)
      bb8Node->remove();

    if (i == 20)
      childrenField->importMFNodeFromString(-1, "Nao { }");

    const double *position = ballNode->getPosition();
    std::cout << "Ball position: " << position[0] << " " << position[1] << " " << position[2] << std::endl;

    if (position[2] < 0.2) {
      const double redColor[3] = {1, 0, 0};
      colorField->setSFColor(redColor);
    }

    i++;
  }

  delete robot;

  return 0;
}

from controller import Supervisor

robot = Supervisor()  # create Supervisor instance

timeStep = int(robot.getBasicTimeStep())

# [CODE PLACEHOLDER 1]
bb8_node = robot.getFromDef('BB-8')
translation_field = bb8_node.getField('translation')

root_node = robot.getRoot()
children_field = root_node.getField('children')

children_field.importMFNodeFromString(-1, 'DEF BALL Ball { translation 0 1 1 }')
ball_node = robot.getFromDef('BALL')
color_field = ball_node.getField('color')

i = 0
while robot.step(timeStep) != -1:
  # [CODE PLACEHOLDER 2]
  if (i == 0):
    new_value = [2.5, 0, 0]
    translation_field.setSFVec3f(new_value)

  if i == 10:
      bb8_node.remove()

  if i == 20:
    children_field.importMFNodeFromString(-1, 'Nao { }')

  position = ball_node.getPosition()
  print('Ball position: %f %f %f\n' %(position[0], position[1], position[2]))

  if position[2] < 0.2:
    red_color = [1, 0, 0]
    color_field.setSFColor(red_color)

  i += 1

import com.cyberbotics.webots.controller.Supervisor;
import com.cyberbotics.webots.controller.Node;
import com.cyberbotics.webots.controller.Field;

public class SupervisorController {

  public static void main(String[] args) {
    Supervisor robot = new Supervisor();  // create Supervisor instance

    int timeStep = (int) robot.getBasicTimeStep();

    // [CODE PLACEHOLDER 1]
    Node bb8Node = robot.getFromDef("BB-8");
    Field translationField = bb8Node.getField("translation");

    Node rootNode = robot.getRoot();
    Field childrenField = rootNode.getField("children");

    childrenField.importMFNodeFromString(-1, "DEF BALL Ball { translation 0 1 1 }");
    Node ballNode = robot.getFromDef("BALL");
    Field colorField = ballNode.getField("color");

    int i = 0;
    while (robot.step(timeStep) != -1) {
      // [CODE PLACEHOLDER 2]
      if (i == 0) {
        double newValue[] = {2.5, 0, 0};
        translationField.setSFVec3f(newValue);
      }

      if (i == 10)
        bb8Node.remove();

      if (i == 20)
        childrenField.importMFNodeFromString(-1, "Nao { }");

      double position[] = ballNode.getPosition();
      System.out.println("Ball position: " + position[0] + " " + position[1] + " " + position[2]);

      if (position[2] < 0.2) {
        double redColor[] = {1, 0, 0};
        colorField.setSFColor(redColor);
      }

      i++;
    }
  }
}

function supervisor_controller

TIME_STEP = wb_robot_get_basic_time_step();

% [CODE PLACEHOLDER 1]
bb8_node = wb_supervisor_node_get_from_def('BB-8');
translation_field = wb_supervisor_node_get_field(bb8_node, 'translation');

root_node = wb_supervisor_node_get_root()
children_field = wb_supervisor_node_get_field(root_node, 'children')

wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string(children_field, -1, 'DEF BALL Ball { translation 0 1 1 }');
ball_node = wb_supervisor_node_get_from_def('BALL');
color_field = wb_supervisor_node_get_field(ball_node, 'color');

i = 0;
while wb_robot_step(TIME_STEP) ~= -1
  % [CODE PLACEHOLDER 2]
  if (i == 0)
    new_value = [2.5, 0, 0]
    wb_supervisor_field_set_sf_vec3f(translation_field, new_value);
  end

  if (i == 10)
    wb_supervisor_node_remove(bb8_node);
  end

  if (i == 20)
    wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string(children_field, -1, 'Nao { }');
  end

  position = wb_supervisor_node_get_position(ball_node);
  wb_console_print(strcat('Ball position: ', num2str(position(1)), ' ', num2str(position(2)), ' ', num2str(position(3))), WB_STDOUT);

  if (position(3) < 0.2)
    red_color = [1, 0, 0];
    wb_supervisor_field_set_sf_color(color_field, red_color);
  end

  i = i + 1;
end

结论

通过本教程，你学到了：

[Supervisor(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor) 只不过是一个拥有额外能力的 [Robot(https://cyberbotics.com/doc/reference/robot)，因此凡是能用 Robot 实例做到的事，你都能用 Supervisor 实例做到。
[Supervisor(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor) 不受物理规则的约束，由于它的能力是无限的，它也可以"作弊"。
每当希望使用 [Supervisor(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor) 改变场景树时，都需要获取一个引用：
- 要插入一个节点，你需要将要包含它的那个字段的引用。
- 要移除一个节点，你需要该节点（即对象）本身的引用。
- 要改变某个参数（如 translation、color、size 等）的值，你需要所述字段的引用。
生成一个机器人或对象，可以通过将它定义为 IMPORTABLE EXTERNPROTO 并使用 [wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string(https://cyberbotics.com/doc/reference/supervisor#wb_supervisor_field_import_mf_node_from_string) API 函数来实现。