面向服务机器人的三维建模开发环境和仿真研究

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1、上海交通大学硕士学位论文面向服务机器人的三维建模开发环境和仿真研究姓名：王炫申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：曹其新20090201上海交通大学硕士学位论文摘要摘要本文以与日本安川电机合作的国际项目“模块化服务机器人开发环境的研究”为课题背景，依托国家863项目“基于CORBA的多机器人3D仿真与智能编程平台”（2006AA04Z261）和“机器人模块化设计过程仿真演示系统设计”（2007AA041703），围绕着服务机器人的仿真软件中，环境建模功能不全，操作界面不友好，难以获得真实度较高室内虚拟环境的问题，提出了机器人仿真系统中三维环境建模软件的重

2、要性，对机器人三维环境建模软件进行研究。本文，通过对三维建模软件应用技术的多方面研究和比较,利用Java语言的跨平台特性、Java3D的快速开发能力和Swing组件应用的灵活性，开发了服务机器人三维室内环境建模软件；利用V-Clip碰撞检测算法避免了三维环境建模中容易出现的模型干涉问题；采用XML文件保存地图，为分布式系统各模块之间数据交换设立标准。从而实现了有良好跨平台能力，功能完善的三维环境编辑软件，为机器人的三维仿真提供虚拟室内环境。本文还通过对模型简化算法进行研究分析，使用了点删除方法对三维模型进行网格简化，从而减少三维仿真计算量，提高仿真程序运行速度。

3、并且通过结合系统中碰撞检测模块，对不同复杂度的模型进行多次碰撞检测耗时统计，从中分析模型复杂度对机器人仿真计算能力的影响。在仿真试验中，碰撞检测功能在开启的情况下可以准确的进行测试，能解决大部分模型在环境中的碰撞检测问题；模型优化模块能对模型进行优化，实现模型3%-100%之间9级复杂度显示，并且结合碰撞检测模块进行计算能力测试，分析模型复杂度和计算负载方面的关系。II上海交通大学硕士学位论文摘要关键词：三维仿真，环境建模，模型简化，碰撞检测AbstractTheproject“IntelligentSoftwareModulesforServiceRobots

4、”iscooperatedbyShanghaiJiaoTongUniversity(SJTU)andYaskawaElectricCorp.,andthispaperismainlyontheresearchof3Denvironmentmodelingtechnology.Onmostoftherobot’s3Dsimulationplatforms,itisdifficultornotconvenienttocreatea3Denvironment,andtherobotcannotalwayshaveaproper3Dvirtualenvironmentt

5、operformthesimulation.Sothispaperpointsoutthe3Denvironmentmodelingabilityisimportanttotherobotsimulationplatform,anddemonstratesseveralresearchresultonthekeytechnologiesfortheservicerobot’s3Dsimulation.Inthispaper,lotsoftechnologieshavebeenstudiedandcompared.Andtheprojecthasbeentaken

6、intoconsideration,itisdecidedJavawillbetheprimaryprogramminglanguageinthesystem;Java3Dhasbeenchosenasthe3DgraphicscoreAPI;SwingisthekeylibraryforGUIcreation;XMListhefileformatforinformationstorage.Also,theapplicationusesV-Clipasthedefaultcollisiondetectionalgorithm.Withthetechnologya

7、bove,theapplicationisabletocreatea3Denvironmentfortherobot’ssimulation.Themeshsimplificationhasalsobeenresearched.Severalalgorithmshavebeenintroducedandthevertexclusteringhasbeenchosenasthealgorithmformeshsimplification,whichreducesthecalculationtimewhenrunningcollisiondetection.Anex

8、perimenthasb