冗余度机器人经典问题仿真系统研制

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1、摘要冗余度机器人对于增加灵活性、躲避障碍物、容错方面有很多优越性。最近几十年，对于冗余度机器人的研究也越来越多，人们也希望了解冗余度机器人的运动性能。人们在研究冗余度机器人时都是人工参与繁琐地推导判断，无法实现计算机程序化，而且容易出错和遗漏。本文利用VisualC++与OpenGL的混合编程技术研究开发了一套冗余度机器仿真系统。首先，论述了冗余度机器人经典问题的基本理论，从解冗余度机器人运动学方法的基本理论出发，分析了冗余度机器人运动灵活性、避免障碍、关节运动的重复性及容错操作等问题的理论与算法，并具体阐述了适合计算机实时

2、计算的算法原理。其次，介绍了本文仿真系统的开发环境，介绍了OpenGL的工作结构、功能和工作机制，绘制原理，Visualc++与openGL混合编程的步骤与方法，利用该方法建立了机械臂模型；具体阐述了冗余度机器人各经典问题的算法，利用c++语言设计出了各模块内部计算的算法，并将其封装成类，以某一个类作为父类，其它类作为继承类；设计出系统的计算机运行控制程序，将系统的各模块集成并画成系统结构框图。最后，以实例的形式展示该系统。设计出友好的人机交互界面，为了方便观察实验结果，为其设计了如缩放、移动等基本操作功能。分别展示了奇异性

3、、避障、重复性、自运动、容错等模块的各实验的结果，说明该系统具有很好的稳定性和可靠性。关键词冗余度机器人；仿真系统；0penGLAbstractRedundantrobothasmanyadvantagesinkinematicalsingularityavoidance，collisionavoidance，faulttolerance，fortheseyears，moreandmoreresearcheshasbeenpaidattentiontoredundantrobotfield．Peoplewhoarenotth

4、eresearcheralSOwanttoknowthekinematicalcapability．Inredundantrobotstudies，scholarsalwayscomputemanually,notbyprogrammingmethod．sotheyalwaysmakesomemistakes．Then，forthesakeofrealtimesimulation，aredundantrobotsimulationsystemisdevelopedinthispaper,whichintegratesalla

5、lgorithmsbytheunitedprogrammingmethodbasedOnVisualC++&OpenGL．Firstly,thispaperintroducesthefundamentaltheoryofredundantrobot’Sclassicalproblem．Basedonthefundamentaltheoryofredundantrobot，thispaperanalysesthetheoryandalgorithmofkinematicalsingularity,collisionavoida

6、nce，repeatabilityandfaulttolerance，besides，proposesthearithmeticalprinciplewhichissuitableforrealtimecomputation．Secondlgintroducesthedevelopmentckcumgance，suchastheworkframe，function，workmechanismofOpenGL，stepsandmethodsofVisualC++&OpenGLunitedprogrammingarealsoin

7、troduced，andusethismethodtosetupmanipulatormodel．Also，itstudiesthearithmeticofclassicalproblemsforredundantrobots，andimplementstheminC++programming；encapsulatesthemwithseveraldifferentclasses，oneofthemasbasedclass，othersarederivedfromit．Then，thecontrolprogramofthes

8、ystemisdesigned，andthesystemframeworkgraphisdrawnlastly．Atlast．thesystemiSdemonstratedbysomeexamples．Thehuman—machineinterfaceisfriendly，forthesa