基于OpenGL的四足機(jī)器人仿真系統(tǒng)研究與平臺(tái)構(gòu)建.pdf

1、機(jī)器人技術(shù)作為一項(xiàng)融合了感測(cè)技術(shù)、傳感技術(shù)和控制技術(shù)等的綜合性學(xué)科，涉及了機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、人工智能等多種領(lǐng)域。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人也已經(jīng)作為一種產(chǎn)業(yè)得到更加廣泛的發(fā)展和推廣。因此機(jī)器人的種類和分工更加精細(xì)，其工作環(huán)境也日趨復(fù)雜化、多樣化。盲目的將機(jī)器人樣機(jī)投入到實(shí)際測(cè)試環(huán)境中，在試驗(yàn)參數(shù)有待調(diào)整和優(yōu)化的過程中有可能會(huì)造成試驗(yàn)樣機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的損毀，不僅造成科研成本的浪費(fèi)，更會(huì)影響研究進(jìn)度。然而利用計(jì)算機(jī)預(yù)先對(duì)機(jī)器人及工作環(huán)境甚

2、至整個(gè)控制過程進(jìn)行仿真可以有效的避免上述問題，并得到很好的輔助效果。一般計(jì)算機(jī)仿真就是根據(jù)動(dòng)力學(xué)建立機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制模型，通過模型對(duì)動(dòng)作進(jìn)行規(guī)劃，并能響應(yīng)外界命令和操作，模擬實(shí)際運(yùn)動(dòng)模式的過程。
　　機(jī)器人仿真系統(tǒng)作為機(jī)器人研究和開發(fā)中安全可靠、靈活方便的工具，在機(jī)器人技術(shù)課題研究中發(fā)揮著越來越重要的作用。一個(gè)良好的仿真平臺(tái)可快捷更改機(jī)器人屬性和控制參數(shù)，不受實(shí)驗(yàn)環(huán)境和條件約束，方便測(cè)試實(shí)驗(yàn)樣機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)算法的正確性和合理性，是

3、機(jī)器人研究過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。本文針對(duì)四足機(jī)器人SCalf樣機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式，開發(fā)了集機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)建模和動(dòng)力學(xué)仿真于一體的SUCROSim仿真平臺(tái)(Shandong University Centerfor Robotics Simulator)。
　　本文主要做了以下工作:首先綜述了機(jī)器人仿真軟件和平臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀并指出了目前已有的平臺(tái)和軟件存在的問題，引出仿真平臺(tái)研究的必要性;然后針對(duì)山東大學(xué)機(jī)器人研究中心四足機(jī)器人SC

4、alf樣機(jī)，分別對(duì)其單腿動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程做了推導(dǎo)和分析;同時(shí)本文根據(jù)四足機(jī)器人仿真平臺(tái)SUCROSim的設(shè)計(jì)目標(biāo)和功能需求分模塊設(shè)計(jì)了不同功能模塊;然后本文就SUCROSim的軟件平臺(tái)重點(diǎn)介紹了基于OpenGL(Open Graphic Library)和obj模型格式的三維模型圖像載入和重繪方式，提高了模型的載入效率并實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)景視角的三維立體觀察;本文結(jié)合上述方式實(shí)現(xiàn)的三維顯示功能在SUCROSim仿真平臺(tái)上設(shè)計(jì)了四足機(jī)器人trot