基于虛擬現(xiàn)實的遙操作機器人系統(tǒng)研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實技術(shù)是以計算機圖形學為基礎(chǔ)并且涉及眾多學科的一門前沿科學，是二十一世紀最受矚目的技術(shù)之一，這項技術(shù)發(fā)展前景廣闊，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、軍事、數(shù)字媒體等各個方面。本文將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入機器人遙操作系統(tǒng)，通過對空間機器人遠距離遙操作系統(tǒng)以及對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)進行研究與開發(fā)。利用3D建模與Virtools等關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)建遙操作虛擬環(huán)境，通過操作控制面板對真實機器人與虛擬環(huán)境中的數(shù)字樣機同時進行控制驅(qū)動。操作人員可以改變虛擬環(huán)境中的

2、視點和視角，依靠更加生動的視覺臨場感信息，實現(xiàn)單一的視頻反饋所不能達到的監(jiān)控效果，從而實現(xiàn)了操作者和環(huán)境之間直接而自然的交互，增強了遠端執(zhí)行機構(gòu)的作業(yè)能力，也拓展了機械設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域，使操作者能安全舒適、準確地操縱機器人完成任務(wù)。為此，本文的主要研究內(nèi)容有:
　　(1)介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本特點和應(yīng)用領(lǐng)域，對國內(nèi)外遙操作方面的研究現(xiàn)狀作了綜述，說明了在遙操作系統(tǒng)中應(yīng)用數(shù)字樣機技術(shù)的必要性和重要意義。
　　(2)在對機器人各

3、構(gòu)件進行了機械結(jié)構(gòu)分析和上下位機之間通信方式分析的基礎(chǔ)之上，利用SolidWorks軟件和Virtools軟件分別建立機器人三維實體模型和虛擬環(huán)境，給出了為實現(xiàn)數(shù)字樣機與物理機同步運動的總體設(shè)計方案。
　　(3)對機器人各構(gòu)件運動規(guī)律進行了分析，一方面重點分析了底盤的運動和定位的方法;另一方面，研究了利用舵機驅(qū)動和控制機械臂運動定位的方法，并利用ArduinoMega控制器、電位計設(shè)計了機器人控制面板。
　　(4)通過利用V