挖掘机的运动学仿真

论文摘要

挖掘机市场保有量的迅猛增长,驾驶员的数量出现了很大缺口,这给挖掘机驾驶员职业培训带来了巨大的需求。随着计算机虚拟现实技术的发展,构建逼真三维环境及挖掘机运动模型,开发挖掘机驾驶模拟器进行驾驶员培训,逐渐成为驾驶培训的趋势。本文将针对挖掘机的运动学仿真进行研究。本文探讨了虚拟现实和仿真技术的相关理论知识,以及虚拟设计的基本理论及其设计方法,分析了挖掘机的结构、工艺、工作原理、工作流程和场景布局等,利用MultiGen Creator仿真建模软件建立并简化三维模型。通过研究挖掘机作业时的运动轨迹以及其运动轨迹与操纵杆的联系,建立了挖掘机作业时的运动学模型。并在C语言平台上,利用LabView仿真环境下的接口函数实现了挖掘机工作的运动学仿真,解决了自由度控制等关键技术,基本实现了人机交互。论文选择LabView仿真环境对所建立的运动学仿真模型进行验证,证实了模型的有效性。本文所建立的挖掘机运动学仿真模型,是挖掘机驾驶培训模拟器的重要模块,为后续的挖掘机驾驶培训模拟器开发奠定了基础。挖掘机模拟器的应用,无疑可以节约培训成本、提高教学质量、提高教学安全性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 仿真与虚拟现实技术概述
• 1.2.1 仿真技术概述
• 1.2.2 虚拟现实技术概述
• 1.2.3 虚拟现实技术的发展与现状
• 1.3 挖掘机运动学仿真的研究现状
• 1.4 主要研究内容与研究意义
• 第二章 仿真建模技术概述
• 2.1 仿真建模技术
• 2.1.1 实时仿真与动画的区别
• 2.1.2 三维模型
• 2.1.3 实时仿真中运行系统的工作原理
• 2.2 虚拟现实技术中运用的三维建模技术
• 2.2.1 常用的三维建模软件
• 2.2.2 三维仿真建模软件的选择
• 第三章 挖掘机的运动学仿真
• 3.1 挖掘机的运动模型分析
• 3.1.1 挖掘机的结构
• 3.1.2 挖掘机的操作方法及其与各杆件运动的关系
• 3.1.3 挖掘机行走装置的运动分析
• 3.1.4 挖掘机转台旋转模型的运动分析
• 3.1.5 挖掘机大臂模型的运动分析
• 3.1.6 挖掘机小臂模型的运动分析
• 3.1.7 挖掘机挖斗模型的运动分析
• 3.2 挖掘机的三维模型的建立
• 3.2.1 挖掘机三维模型的层级结构
• 3.2.2 建立挖掘各个机构的三维模型
• 3.3 挖掘机运动学仿真程序设计
• 3.3.1 主程序设计
• 3.3.2 输入模块程序
• 3.3.3 仿真规则程序
• 3.3.4 输出模块程序
• 3.4 本章小结
• 第四章 挖掘机运动学仿真模型验证
• 4.1 LabVIEW软件介绍
• 4.2 LabVIEW仿真程序的设计
• 4.3 LabVIEW检验分析
• 第五章 结论
• 5.1 主要研究成果
• 5.2 进一步的研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录