工业机器人虚拟仿真控制系统研究

论文摘要

虚拟仿真控制是将虚拟现实技术应用于机器人远程与仿真环境,在原有的视觉临场感技术的基础上,增加了虚拟场景技术,提高了操作者获得的视觉信息的质量,不仅为机器人远程控制系统提供了友好的高级人机交互接口,还有助于操作者完成复杂精密的作业和危险场所中的作业,因此研究工业机器人虚拟仿真控制是很有实际应用价值的。针对我们机器人中心的七自由度机器人平台,构建该机器人的虚拟仿真控制系统,该系统利用虚拟现实技术,实现了场景和机器人的仿真,并对机器人进行虚拟仿真控制。本文在Visual C++环境下使用DirectX SDK实现了三维机器人模型的自动创建;利用Visual Studio 2005,OGRE实现了虚拟环境的动态搭建以及机器人的仿真控制。主要研究工作如下:（1）虚拟场景的动态搭建。在分析OGRE图形渲染引擎和它支持的mesh模型格式的基础上,实现了虚拟场景的搭建,并体现了虚拟场景搭建的交互性,易于推广。（2）机器人自动建模的实现。提出并实现了基于插值算法的自动建模,使机器人的不同零部件都能自动创建模型。提高了模型的渲染加载速度,大大简化了模型的设计和程序的编制,提高了执行效率,使图形显示更加逼真流畅。（3）实现了机器人运动的虚拟控制。为使虚拟机器人的运动便于控制,对虚拟机器人采取零部件模型组建的方法。在虚拟场景中对机器人的操控及运动规划,转换成相应的控制参数,实现了对真实机器人的控制。（4）实现了机器人运动仿真。真实机器人的运动参数传给该虚拟系统,系统对这些参数进行处理,实现虚拟机器人的仿真。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 虚拟现实技术及其发展
• 1.2 遥操作机器人技术的研究与应用
• 1.3 虚拟现实技术在遥操作机器人中的应用
• 1.4 论文研究的内容及意义
• 1.5 本章小结
• 2 机器人虚拟仿真控制系统设计
• 2.1 虚拟仿真控制系统组成
• 2.2 系统实现步骤
• 2.3 本章小结
• 3 虚拟场景构建
• 3.1 OGRE图形渲染引擎
• 3.2 mesh模型文件
• 3.3 虚拟场景的动态搭建
• 3.4 本章小结
• 4 机器人自动建模研究及实现
• 4.1 三维建模工具
• 4.2 自动建模的实现
• 4.3 纹理贴图
• 4.4 本章小结
• 5 七自由度机器人虚拟仿真控制
• 5.1 七自由度机器人简介
• 5.2 虚拟机器人的加载及运动
• 5.3 运动仿真中的碰撞检测
• 5.4 本章小结
• 6 信息反馈
• 6.1 任务信息的保存
• 6.2 运动信息的传送
• 6.3 本章小结
• 7 总结
• 致谢
• 参考文献
• 发表论文情况