随着科技的发展,无论是在现代化战争中,还是工业现场、医学科研领域及消费娱乐市场,我们都能看到移动机器人的身影。随着其应用越来越广泛,移动机器人的研究已成为机器人研究领域的热点之一。由于移动机器人硬件开支较大,工作环境多变等使其研究的客观条件比较苛刻,而利用虚拟实验室进行移动机器人的相关研究不仅方便而且成本低。移动机器人虚拟实验室主要运用虚拟现实技术(VR)、计算机仿真技术、计算机辅助制造技术(CAM)等,在移动机器人及其应用场景信息的基础上,通过计算机信息处理后,实现移动机器人的逼真的视觉仿真及仿真数据的分析与比较。本文主要对虚拟场景建模、移动机器人虚拟建模及移动机器人虚拟运动仿真所涉及的各类关键技术做了较为深刻的研究,建立了移动机器人虚拟运动仿真系统。主要研究工作如下： 1.针对移动机器人虚拟仿真的核心技术——虚拟现实技术,设计了一套开发移动机器人虚拟实验室的可行方案,并为其选择了相应的开发工具。 2.研究虚拟场景的建模技术,完成移动机器人交互式虚拟实验场景的建模。主要研究了天空、地形和树的模型创建方法、纹理映射技术、特殊平面贴图法的应用、虚拟摄像机技术以及OpenGL API函数库的应用等。 3.研究移动机器人建模技术,完成移动机器人虚拟建模。根据移动机器人模型在虚拟实验场景下既要表现其真实性,又要可被控制的要求,引入模型转换的方法获得模型数据,并对其进行有效的管理。 4.设计移动机器人虚拟运动仿真模块。综合虚拟现实技术的特点和数字化仿真软件的优势,设计一个可用于移动机器人虚拟运动仿真的虚拟运动仿真模块。 5.实现移动机器人轨迹跟踪的虚拟仿真。推导移动机器人的数学模型,利用动态滑模实现移动机器人轨迹跟踪控制,并将此作为虚拟实验室的实验案例,实现虚拟运动仿真,从而验证移动机器人虚拟运动仿真系统的正确性。