机器人运动仿真系统的移植与开发

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机器人技术是一门最近二十多年间发展起来的新兴科学技术,随着机器人的普及与应用领域的不断扩大,对机器人的性能要求也不断提高,因此,为了能快速准确地对机器人进行运动学分析,开发机器人的运动仿真系统是一个重要的手段。 机器人运动仿真是机器人研究的一项重要内容,它涉及机器人运动学、机器人建模、仿真机器人三维实现和机器人运动控制等,是一项具有创新意义和实用价值的研究课题。仿真系统可以利用计算机可视化和面向对象的手段,模拟机器人的动态特性,帮助研究人员了解机器人在工作空间中的形态,提出合理的运动方案和控制算法,从而解决在机器人设计、制造和运行过程中的问题,避免了直接操作实体可能造成的事故和不必要的损失。 本文主要阐述了一个机器人运动仿真系统的开发过程。此系统名称为RVS,它是根据十年前一个同名的系统开发出来的。由于RVS和SG工作站兼容,而不和Windows系统兼容,这样就需要充分利用RVS的代码,选择合适的开发工具,开发一个和Windows系统兼容的新系统RVS2007。 本文充分分析了RVS的结构,选取RVS中可利用的代码,通过对比选择目前市场上流行的开发工具,充分利用各个开发工具的功能,开发出了一个新的系统。本论文主要研究成果如下: (1) 充分分析RVS的结构,剔除和Windows系统不兼容的代码,合理利用可移植代码。保留了RVS珍贵的算法和模型,减少新系统开发的工作量。 (2) 分析RVS的图形引擎IrisGL和新图形引擎OpenGL。对比两者之间代码级的相似性,合理修改代码,减少工作量。 (3) 增加新的机器人模型和环境模型,丰富系统的模型库。 (4) 运用机器人运动学算法,实现机器人运动仿真。 (5) 通过使用Visual C++开发工具,设计出了直观易于操作的界面,实现了系统的模块化设计,开发出新系统RVS2007。
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