基于虚拟现实环境的六轴平台视景仿真系统

论文题目: 基于虚拟现实环境的六轴平台视景仿真系统

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械电子工程

作者: 王艳

导师: 王占林

关键词: 视景仿真,虚拟现实,并联机器人位置正解

文献来源: 北京航空航天大学

发表年度: 2005

论文摘要: 论文开发了一套基于虚拟现实环境的视景仿真系统,用于实际设计的研究和分析,并实现六自由度平台在虚拟现实环境中实时的运动,展示所开发系统的实际用途,在研究的过程中要实现精度和计算量的平衡。论文采用OpenGL,在Visual C++ 6.0的MFC平台上完成了6自由度并联机器人三维模型的建立,在此过程中充分考虑了模型的优化,以保证软件整体的实时性。此外,考虑到软件可以适应不同尺寸的Stewart平台,设计了一个可由菜单弹出的对话框界面,用来从软件外部输入Stewart平台的基本结构尺寸。论文中以并联机器人6-SPS并联机构为对象,运用矢量运算与坐标变换方面的数学基础,推导出6自由度并联机器人的位置反解及正解的数学模型,再运用上述的数学基础反推出6自由度并联机器人6根支杆中每根杆的三个Euler角,用以驱动虚拟的6自由度并联机器人。在建立了6自由度并联机器人位置正解的数学模型后,论文采用三维搜索法,针对对称的Stewart并联机器人,将上述的数学模型的非线性方程组的未知数个数降为3个,并选用离散的Newton法解该非线性方程组,完成数值解的编程工作。论文针对对称的Stewart并联机器人,把6自由度并联机器人位置正解问题转化为3变元多项式方程组,并采用多变元结式消去法,将该3变元多项式方程组进一步降元,完成了6自由度并联机器人的位置正解的解析解的理论的推导。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 虚拟现实(Virtual reality)技术

1.1.1 虚拟现实的基本概念及基本特征

1.1.2 虚拟现实技术的实现

1.2 实时视景仿真系统

1.2.1 实时视景仿真系统的概述

1.2.2 三维视景仿真的系统结构

1.2.3 视景仿真建模的步骤

1.3 6自由度并联机器人的发展概况及应用

1.4 课题背景

1.4.1 课题来源

1.4.2 研究内容

1.4.3 论文结构

第二章 并联机器人在OpenGL环境下的三维建模

2.1 OpenGL简介

2.1.1 OpenGL的基本概念

2.1.2 OpenGL的主要功能

2.1.3 OpenGL的显示列表

2.1.4 OpenGL动态仿真原理

2.2 各部分模型总结

2.2.1 气缸

2.2.2 气缸与底盘铰链的连接件

2.2.3 上圆盘

2.2.4 下圆盘

2.2.5 活塞连杆

2.2.6 铰链

2.2.7 下圆盘与铰链的连接角铁

2.2.8 上圆盘与铰链的连接角铁

2.3 本章小结

第三章 OpenGL环境下的并联机器人三维模型向Visual C++6.0的MFC环境下的移植

3.1 OpenGL与MFC的接口编程概述

3.1.1 Windows环境下OpenGL编程简介

3.1.2 OpenGL在Windows下的运行机制

3.1.3 OpenGL与Windows的绘图方式

3.1.4 在Windows下用Visual C++和OpenGL开发程序

3.2 在Visual C++6.0的MFC环境下引入OpenGL环境下的并联机器人三维模型

3.2.1 建立新项目MFC

3.2.2 添加头文件

3.2.3 添加静态库

3.2.4 实现消息响应函数

3.2.5 添加代码

3.3 视景仿真系统界面设计

3.4 本章小结

第四章 并联机器人位置正解的建模及其在虚拟场景中的驱动

4.1 并联机器人位置分析的正解与反解

4.2 并联机器人位置反解建模

4.3 矢量运算与坐标变换

4.3.1 矢量运算与矩阵运算的联系

4.3.2 坐标变换

4.4 并联机器人位置正解建模

4.5 Euler角

4.5.1 方向余弦式

4.5.2 欧拉轴/角参数式

4.6 6自由度并联机器人的驱动

4.7 本章小结

第五章 并联机器人的位置正解数值解

5.1 6-SPS并联机构位置正解的三维搜索法

5.2 并联机器人的位置正解数值解

5.2.1 论文的已知条件与求解

5.2.2 求解思路

5.2.3 解非线性方程组

5.2.4 实例

5.3 本章小结

第六章 并联机器人的位置正解解析解

6.1 把并联机器人位置正解问题转化为3变元多项式方程组

6.2 多变元多项式方程组解法的数学基础

6.2.1 一般多项式方程组

6.2.2 多项式组

6.2.3 多项式组的结式

6.2.4 迪克逊导出方程组

6.3 解3变元多项式方程组

6.4 本章小结

总结

附录1

附录2

附录3

附录4

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

发布时间: 2012-04-17

参考文献

• [1].一种三平移并联机器人的运动性能与仿真研究[D]. 黄剑文.中北大学2015
• [2].三自由度Delta并联机器人工作空间研究[D]. 姜轶辉.长安大学2018
• [3].一种直线型三自由度并联机器人的研究[D]. 孙强.江南大学2018
• [4].一种多环耦合6-DOF并联机器人关键技术研究[D]. 叶增林.安徽工业大学2018
• [5].V3并联机器人运动控制研究[D]. 李秀文.哈尔滨工业大学2018
• [6].可折叠多模式移动并联机器人的研究[D]. 江宇.哈尔滨工业大学2018
• [7].多自由度微动并联机器人鲁棒非线性控制[D]. 梁旺.中原工学院2018
• [8].并联机器人的嵌入式控制系统硬件设计[D]. 何华兵.电子科技大学2018
• [9].3-RRRU并联机器人运动学误差建模及自标定方法研究[D]. 栾倩倩.天津理工大学2018
• [10].Delta并联机器人动力学控制技术的研究[D]. 侯雨辰.东北大学2015

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• [7].基于ACIS的截平面法无干涉刀具轨迹研究及实现[D]. 邓文辉.北京航空航天大学2010
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• [9].基于虚拟现实的六自由度平台系统设计与仿真[D]. 孙文磊.厦门大学2006
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