水下機器人作業(yè)仿真訓練系統(tǒng)關鍵技術的研究.pdf

1、機器人是一種高端智能的機電設備，該領域的發(fā)展水平是衡量一個國家綜合制造能力的重要指標。水下機器人的視景仿真關鍵技術的研究也是該領域的一個重要研究方向。本課題是以石油管道檢測項目為研究背景，開發(fā)一套水下機器人作業(yè)仿真訓練系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用流行的OGRE圖形引擎渲染場景，運用PhysX物理引擎技術實現(xiàn)物理效果，以Visual Studio2010作為開發(fā)環(huán)境，利用C++編程實現(xiàn)。
　　本課題的主要研究內(nèi)容有：
　　首先，利用目標水

2、下機器人的相關技術參數(shù)，使用3ds max2012建模軟件工具創(chuàng)建水下機器人的幾何模型，并且加載紋理貼圖。同時對該模型的細節(jié)結構進行處理，力求模型逼真。
　　其次，引用水下機器人的動力學模型，且使用指數(shù)積公式對水下機器人及機械臂系統(tǒng)進行動力學分析；根據(jù)動力學原型，設置水下機器人的相關運動參數(shù)，確保仿真過程的真實性。通過使用多體系統(tǒng)理論，對機械臂進行抽象簡化，提出多體段機械臂模型；該模型的每個體段相互獨立，由關節(jié)結構約束各個體段的運

3、動關系，從而實現(xiàn)對機械臂的交互操縱仿真。從應用的角度來看，多體機械臂模型易于實現(xiàn)，能夠較為真實的仿真機械臂的運動狀況。
　　再次，水下機器人作業(yè)仿真訓練系統(tǒng)是基于三維虛擬仿真環(huán)境實現(xiàn)的。該仿真環(huán)境分為兩個部分：幾何建模與物理建模。幾何建模部分，使用OGRE圖形引擎創(chuàng)建仿真場景，加載與渲染幾何模型，使用場景管理器管理所有的幾何模型；物理建模部分，主要是應用PhysX物理引擎技術進行建模仿真。三維虛擬仿真環(huán)境的搭建，是水下機器人作業(yè)仿

4、真系統(tǒng)的關鍵技術。
　　最后，以Visual Studio2010作為軟件開發(fā)環(huán)境，結合OGRE圖形引擎和PhysX物理引擎技術編程實現(xiàn)水下機器人作業(yè)仿真系統(tǒng)，并在仿真場景中添加粒子模糊特效，使得仿真場景更加真實。
　　仿真結果證實，本仿真系統(tǒng)具有場景漫游、場景霧化特效、模糊粒子特效、機械臂交互仿真等功能，實現(xiàn)了水下機器人作業(yè)仿真訓練統(tǒng)的基本要求。仿真系統(tǒng)使用模塊化方法構建程序框架，具有高度的靈活性與可移植性，便于后續(xù)開發(fā)過