可配置的多機(jī)器人三維仿真系統(tǒng).pdf

1、作為機(jī)器人研究中的重要方面,機(jī)器人仿真技術(shù)始終是機(jī)器人領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。機(jī)器人仿真綜合了機(jī)器人、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)圖形仿真、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)通訊等多種技術(shù),目前已廣泛應(yīng)用于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析與綜合、軌跡規(guī)劃、機(jī)器人與工作環(huán)境的相互作用、離線編程等領(lǐng)域。機(jī)器人仿真系統(tǒng)為機(jī)器人系統(tǒng)的前期設(shè)計(jì)、后期驗(yàn)證提供了平臺,利用機(jī)器人仿真實(shí)驗(yàn)替代實(shí)體機(jī)器人實(shí)驗(yàn),能夠有效避免機(jī)器人可能出現(xiàn)的硬件損傷,并提高工作效率。 本文在分析了許多國內(nèi)外仿真軟

2、件的發(fā)展現(xiàn)狀,并閱讀了大量相關(guān)文獻(xiàn)后,將“可配置”的概念引入到多機(jī)器人三維仿真系統(tǒng)中。所謂“可配置”是指用戶可以根據(jù)需求自行配置多機(jī)器人三維仿真系統(tǒng)的模塊,也就是多機(jī)器人仿真系統(tǒng)中的模塊可由用戶進(jìn)行組合使用,或與真實(shí)機(jī)器人遙操作系統(tǒng)進(jìn)行連接,輔助真實(shí)系統(tǒng)的研究。 為了實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人三維仿真系統(tǒng)的“可配置”,將仿真系統(tǒng)以模塊化的方式進(jìn)行設(shè)計(jì),模塊的劃分嚴(yán)格按照真實(shí)機(jī)器人遙操作系統(tǒng)進(jìn)行,分為人機(jī)交互模塊、控制模塊；仿真機(jī)器人模塊,各模

3、塊可與真實(shí)遙操作系統(tǒng)中的模塊相互替代,組成一套完整的機(jī)器人遙操作系統(tǒng)。系統(tǒng)響應(yīng)用戶指令的輸入,并通過各種方式的解析,最終執(zhí)行指令控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。 本文基于“可配置”的設(shè)計(jì)理念和模塊化的設(shè)計(jì)思路,利用各種相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一套可配置的多機(jī)器人三維仿真系統(tǒng)?？膳渲玫亩鄼C(jī)器人三維仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了友好的人機(jī)界面,允許用戶以各種輸入方式進(jìn)行命令的輸入,并利用機(jī)器人學(xué)中正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)、雅克比矩陣實(shí)現(xiàn)了對各種形式的用戶指令的解析,并通過關(guān)節(jié)限位、避碰檢

4、測,最終驅(qū)動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。多機(jī)器人三維仿真系統(tǒng)利用Managed Direct3D三維仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)了相似度很高的仿真機(jī)器人,并通過響應(yīng)關(guān)節(jié)值進(jìn)行運(yùn)動(dòng),形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的機(jī)器人三維場景。 輔助機(jī)器人教學(xué)和多機(jī)器人的仿真實(shí)驗(yàn)是可配置的多機(jī)器人三維仿真系統(tǒng)的典型應(yīng)用之一。在機(jī)器人教學(xué)中可利用三維仿真技術(shù)生動(dòng)地再現(xiàn)D-H表示法、軌跡規(guī)劃等機(jī)器人學(xué)中的重要概念,優(yōu)化教學(xué)效果。多機(jī)器人三維仿真系統(tǒng)還被用于競爭型網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人系統(tǒng)Tele-Li