论文部分内容阅读
随着虚拟机器人技术的发展,虚拟机器人的应用越来越广泛。由于机器人类型的繁杂多样以及作业任务的不同,机器人仿真软件的功能与设计目的也各不相同,但是开发不同仿真软件时所使用到的技术却有所类似。如何避免在开发新的机器人仿真软件时进行重复性的工作是目前需要研究的关键问题。 对于大型的软件系统,如游戏软件等,系统开发时通常会首先开发出软件的引擎以作为驱动软件所有功能与特性的核心,之后可以重复使用引擎快速的开发出软件系统。随着机器人仿真软件的发展,其功能越来越多,系统也越来越复杂,同样需要一款引擎来支持机器人仿真软件的快速开发,基于此问题,本论文提出了虚拟机器人开发引擎的概念即以软件引擎的方式开发的虚拟机器人仿真软件的核心功能模块。使用虚拟机器人开发引擎可以使开发人员不必每次都从底层做起,而是使用引擎提供的基础功能,专注于虚拟机器人任务级别来快速高效的开发机器人仿真软件。 本论文首先总结目前机器人仿真软件和三维仿真软件引擎的发展现状,提出了虚拟机器人开发引擎的概念,并对虚拟机器人开发引擎做了需求分析和功能设计。在此基础上,按照模块化与层次化的思想对如何实现虚拟机器人开发引擎进行了详细设计,包括给出了引擎的整体架构,并对各个模块之间的组织关系流程进行了设计。然后按照整体架构的模块划分分别对各个模块进行了详细的叙述:渲染引擎模块实现场景对象的渲染;物理引擎与碰撞检测为引擎提供动力学仿真的基础;引擎核心场景对象是基本的场景单元,为机器人仿真提供素材;脚本驱动模块为引擎提供了机器人动态决策的能力;场景文件管理模块为引擎提供了场景序列化的方式以及序列化文件的定义。最后论文通过两个实例实验具体的展示了虚拟机器人开发引擎的各个模块的作用和使用方式,并展示了使用虚拟机器人开发引擎所开发的仿真软件的仿真效果。