水下機(jī)器人作業(yè)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、機(jī)器人是一種高端智能的機(jī)電設(shè)備，該領(lǐng)域的發(fā)展水平是衡量一個(gè)國家綜合制造能力的重要指標(biāo)。水下機(jī)器人的視景仿真關(guān)鍵技術(shù)的研究也是該領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。本課題是以石油管道檢測項(xiàng)目為研究背景，開發(fā)一套水下機(jī)器人作業(yè)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用流行的OGRE圖形引擎渲染場景，運(yùn)用PhysX物理引擎技術(shù)實(shí)現(xiàn)物理效果，以Visual Studio2010作為開發(fā)環(huán)境，利用C++編程實(shí)現(xiàn)。
　　本課題的主要研究內(nèi)容有：
　　首先，利用目標(biāo)水

2、下機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，使用3ds max2012建模軟件工具創(chuàng)建水下機(jī)器人的幾何模型，并且加載紋理貼圖。同時(shí)對該模型的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，力求模型逼真。
　　其次，引用水下機(jī)器人的動力學(xué)模型，且使用指數(shù)積公式對水下機(jī)器人及機(jī)械臂系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)分析；根據(jù)動力學(xué)原型，設(shè)置水下機(jī)器人的相關(guān)運(yùn)動參數(shù)，確保仿真過程的真實(shí)性。通過使用多體系統(tǒng)理論，對機(jī)械臂進(jìn)行抽象簡化，提出多體段機(jī)械臂模型；該模型的每個(gè)體段相互獨(dú)立，由關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)約束各個(gè)體段的運(yùn)

3、動關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對機(jī)械臂的交互操縱仿真。從應(yīng)用的角度來看，多體機(jī)械臂模型易于實(shí)現(xiàn)，能夠較為真實(shí)的仿真機(jī)械臂的運(yùn)動狀況。
　　再次，水下機(jī)器人作業(yè)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)是基于三維虛擬仿真環(huán)境實(shí)現(xiàn)的。該仿真環(huán)境分為兩個(gè)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(yīng)用PhysX物理引擎技術(shù)進(jìn)行建模仿真。三維虛擬仿真環(huán)境的搭建，是水下機(jī)器人作業(yè)仿

4、真系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
　　最后，以Visual Studio2010作為軟件開發(fā)環(huán)境，結(jié)合OGRE圖形引擎和PhysX物理引擎技術(shù)編程實(shí)現(xiàn)水下機(jī)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(shí)。
　　仿真結(jié)果證實(shí)，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(jī)械臂交互仿真等功能，實(shí)現(xiàn)了水下機(jī)器人作業(yè)仿真訓(xùn)練統(tǒng)的基本要求。仿真系統(tǒng)使用模塊化方法構(gòu)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