教程 7：创建你的第一个PROTO （60分钟）
目标与简介
本教程将教你如何创建自定义的PROTO节点。PROTO是Webots中用于创建可重用组件的强大工具。你将学习如何定义PROTO文件、创建字段、构建复杂的几何体，以及如何在多个项目中重复使用你的自定义组件。本教程基于官方教程7。
目录
1. 环境准备
在开始本教程之前，请确保你已经完成了前面的教程，并且熟悉基本的Webots操作。我们将创建一个新的项目来学习PROTO的创建和使用。
📝 动手实践 #1：
创建一个新的Webots项目，命名为
proto_tutorial。在场景中添加一个 RectangleArena 作为基础环境。确保仿真处于暂停状态，虚拟时间计数器显示 0:00:00:000。
2. PROTO基础概念
PROTO（Protocol）是Webots中用于创建可重用组件的机制。PROTO文件定义了自定义节点的结构，包括几何体、材质、物理属性等。通过PROTO，你可以创建自己的对象库并在多个项目中重复使用。
📝 动手实践 #2：
了解PROTO文件结构：
- 在项目根目录创建
protos文件夹 - PROTO文件使用
.proto扩展名 - 每个PROTO文件定义一个自定义节点
- PROTO文件包含字段定义和节点实现
- 字段允许在实例化时自定义PROTO的属性
3. 创建简单PROTO
让我们从创建一个简单的PROTO开始。我们将创建一个自定义的立方体PROTO，它可以设置大小和颜色。
📝 动手实践 #3：
创建第一个PROTO文件：
- 在
protos文件夹中创建文件CustomBox.proto - 使用文本编辑器打开该文件
- 添加基本的PROTO结构
- 定义字段和节点实现
📝 动手实践 #4：
编写CustomBox.proto文件：
#VRML_SIM R2025a utf8
PROTO CustomBox [
field SFVec3f size 1 1 1
field SFColor color 0.8 0.8 0.8
field SFVec3f translation 0 0 0
field SFRotation rotation 0 0 1 0
]
{
Solid {
translation IS translation
rotation IS rotation
children [
Shape {
appearance Appearance {
material Material {
diffuseColor IS color
}
}
geometry Box {
size IS size
}
}
]
boundingObject Box {
size IS size
}
physics Physics {
mass 1
}
}
}
4. 定义字段
字段是PROTO的核心特性，它们允许你在实例化PROTO时自定义其属性。Webots支持多种字段类型，包括基本类型和复杂类型。
📝 动手实践 #5：
了解字段类型：
SFBool：布尔值（TRUE/FALSE）SFInt32：32位整数SFFloat：浮点数SFString：字符串SFVec2f：2D向量SFVec3f：3D向量SFRotation：旋转SFColor：颜色MFNode：节点数组
📝 动手实践 #6：
使用自定义PROTO：
- 保存
CustomBox.proto文件 - 在Webots中刷新项目
- 在场景树中点击
按钮 - 选择 PROTO nodes (Current Project) / CustomBox
- 设置
size为2 1 0.5 - 设置
color为1 0 0（红色） - 设置
translation为0 0 1
5. 复杂PROTO设计
现在让我们创建一个更复杂的PROTO，包含多个几何体、材质和物理属性。
📝 动手实践 #7：
创建机器人PROTO：
#VRML_SIM R2025a utf8
PROTO SimpleRobot [
field SFVec3f bodySize 0.3 0.2 0.1
field SFColor bodyColor 0.2 0.6 1.0
field SFVec3f headSize 0.1 0.1 0.1
field SFColor headColor 0.8 0.6 0.4
field SFVec3f translation 0 0 0
field SFRotation rotation 0 0 1 0
field SFBool hasWheels TRUE
field SFVec3f wheelRadius 0.05
field SFColor wheelColor 0.3 0.3 0.3
]
{
Solid {
translation IS translation
rotation IS rotation
children [
# 身体
Solid {
translation 0 0 0.05
children [
Shape {
appearance Appearance {
material Material {
diffuseColor IS bodyColor
}
}
geometry Box {
size IS bodySize
}
}
]
boundingObject Box {
size IS bodySize
}
physics Physics {
mass 1
}
}
# 头部
Solid {
translation 0 0 0.15
children [
Shape {
appearance Appearance {
material Material {
diffuseColor IS headColor
}
}
geometry Box {
size IS headSize
}
}
]
boundingObject Box {
size IS headSize
}
physics Physics {
mass 0.5
}
}
# 轮子（可选）
Group {
children [
Solid {
translation 0.15 0.1 0.05
children [
Shape {
appearance Appearance {
material Material {
diffuseColor IS wheelColor
}
}
geometry Cylinder {
radius IS wheelRadius
height 0.02
}
}
]
boundingObject Cylinder {
radius IS wheelRadius
height 0.02
}
physics Physics {
mass 0.1
}
}
Solid {
translation 0.15 -0.1 0.05
children [
Shape {
appearance Appearance {
material Material {
diffuseColor IS wheelColor
}
}
geometry Cylinder {
radius IS wheelRadius
height 0.02
}
}
]
boundingObject Cylinder {
radius IS wheelRadius
height 0.02
}
physics Physics {
mass 0.1
}
}
]
}
]
}
}
6. 重用PROTO
PROTO的主要优势是可以在多个项目中重复使用。让我们学习如何导出和导入PROTO。
📝 动手实践 #8：
创建PROTO库：
- 创建一个新的项目文件夹
my_proto_library - 在其中创建
protos子文件夹 - 将
CustomBox.proto和SimpleRobot.proto复制到该文件夹 - 创建一个
README.md文件描述你的PROTO库 - 将整个文件夹压缩为
my_proto_library.zip
📝 动手实践 #9：
在其他项目中使用PROTO：
- 创建一个新的Webots项目
- 将
my_proto_library.zip解压到项目根目录 - 刷新项目，PROTO应该出现在
PROTO nodes (Current Project)中 - 实例化你的自定义PROTO
- 测试不同的参数设置
7. 高级PROTO功能
PROTO支持许多高级功能，包括条件语句、循环、数学表达式等。
📝 动手实践 #10：
创建带条件的PROTO：
#VRML_SIM R2025a utf8
PROTO ConditionalBox [
field SFVec3f size 1 1 1
field SFColor color 0.8 0.8 0.8
field SFBool isVisible TRUE
field SFBool hasPhysics TRUE
]
{
Solid {
children [
Shape {
appearance Appearance {
material Material {
diffuseColor IS color
}
}
geometry Box {
size IS size
}
}
]
boundingObject Box {
size IS size
}
physics Physics {
mass 1
}
}
}
📝 动手实践 #11：
创建参数化PROTO：
#VRML_SIM R2025a utf8
PROTO ParametricTable [
field SFFloat tableHeight 0.7
field SFFloat tableWidth 0.8
field SFFloat tableDepth 0.6
field SFFloat legRadius 0.02
field SFColor tableColor 0.6 0.4 0.2
field SFVec3f translation 0 0 0
]
{
Solid {
translation IS translation
children [
# 桌面
Solid {
translation 0 0 { tableHeight / 2 }
children [
Shape {
appearance Appearance {
material Material {
diffuseColor IS tableColor
}
}
geometry Box {
size { tableWidth } { tableDepth } 0.05
}
}
]
boundingObject Box {
size { tableWidth } { tableDepth } 0.05
}
physics Physics {
mass 5
}
}
# 四条腿
Solid {
translation { tableWidth / 2 - 0.05 } { tableDepth / 2 - 0.05 } { tableHeight / 2 }
children [
Shape {
appearance Appearance {
material Material {
diffuseColor IS tableColor
}
}
geometry Cylinder {
radius IS legRadius
height { tableHeight }
}
}
]
boundingObject Cylinder {
radius IS legRadius
height { tableHeight }
}
physics Physics {
mass 0.5
}
}
# 其他三条腿（类似结构）
]
}
}
8. 总结
恭喜你完成了Webots PROTO创建教程！你已经学会了：
- 如何创建和定义PROTO文件
- 如何设计和使用字段来参数化PROTO
- 如何构建复杂的几何体和材质
- 如何创建可重用的组件库
- 如何在多个项目中共享PROTO
- 如何使用高级PROTO功能（条件、参数化等）
这些技能将帮助你创建自己的对象库，大大提高Webots项目的开发效率。PROTO是Webots中非常强大的功能，掌握它将使你能够构建复杂的仿真环境。
下一步
你已经完成了Webots基础教程系列！现在你可以开始创建自己的复杂仿真项目，或者探索Webots的更多高级功能。