基于虚拟现实的机器人运动仿真系统研究与实现

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1、哈尔滨工程火学硕士学位论文摘要虚拟现实技术是一门崭新的、具有广泛应用前景的多学科交叉技术。它集先进的计算机技术、图形图像技术、多媒体技术、仿真技术、传感测量技术于一体，可以生成一个可以使用户产生身临其境感觉的逼真虚拟环境。建立逼真的、具有强烈真实感的仿真环境是实现虚拟现实系统的基础，而三维建模则是虚拟环境构建的一种关键技术。本文以实验室环境下的两个机器人的运动和目标跟踪过程为对象，研究并设计了一个以校园为场景的桌面虚拟现实仿真系统，成功地实现了机器人运动的仿真及校园部分环境的数字化和特效等功能。首先，论文阐述了三维建模的基本理论和关键技术，对纹理映射法和粒子系统两种动态景物的建

2、模方法进行了深入的研究；其次，建立了机器人及其运动场景的模型库，并对运动场景进行了渲染，深入研究了模型优化和系统优化的策略，从而提高了系统的渲染速度和实时性能：再次，丌发了人机交互界面，通过socket网络通信功能，建立机器人虚拟仿真端与运动捕捉端之间的通信联系，并传输机器人的运动信息；最后，利用实时仿真建模软件MultiGencrea_tor、场景驱动软件vega和通过Vc++与Vega的API编程，在图形工作站上实现了两个机器人的目标跟踪仿真功能以及实时漫游、特殊效果的展示等视景仿真功能。关键词：虚拟现实：纹理映射；三维建模；系统优化；运动仿真哈尔滨1程大学硕士学位论文Ab

3、stractⅥrtualreaIity(VR)isanewtechn0109ywhichinVolVescomputertechnology，imagepmcessing，simulationtechnique，multimediatechnology’sensorandmeteragetechnologyandetc．VRcanbeappliedtomanyneldsandwillhaVemoreeXtensiVeapplicationsinthefuture．Asamediumorientedtooperator，VRcanof如ranimmersionsensetouse

4、rwithitsliVingenVironment．VRtechnologyisbasedonscenesimulation．3DmodelingisthemostimportantplatformtoexhibittheimaginationandactuaIityoftheVR．Inthispaper，wetaketherobot’smotionandobjecttrackingprocessastheresearchcontentanddesignadesktopVRsimulationsystem．Itrealizestherobot’snlotionsimulatio

5、nandpartsceneofthec锄pusdigitizingandotherfhnctions．Firstly，themodelingtheoryandkeytechn0109yareexpatiatedinthepaper．Themethodsoftexturemappingandthemethodsofparticlesysteminthedyn啪icmodelingarestudiedandcompared．Secondly，themodelsdatabaseisbuilta11dmesceneisdriven，Then，themodelsandsvstemareo

6、ptimizedinordertoimprovethespeedandperfbrmance．Thirdly，aGUIisdeVelopedtosetuptheconnectionbetweenVRsimulationendandmotioncaptureendbythesocketnetworkserVice．Throughthenetwork，therobot’smotionpositionofsixDOFistransmittedtoimplementthemotionsimulation．Atlast，thesonwareofMultiGenCreatorisusedt

7、obuildmodelsandvcgaisusedtodrivemescene．Atthesametime，VC++andtheVega’sAPIarecombinedtorealizemeVRsystemincludingtherenderingfunctionandspecialefkctsandothersinthegraphicworkstation．Keywords：VirtualReality；TbxtureMapping；3DModelingSystem0ptimization