浅议基于虚拟现实的机器人运动仿真系统的研究和实现

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1、分类号：TP242密级：公开UDC：单位代码：10424学位论文基于虚拟现实的机器人运动仿真系统的研究和实现陈涛申请学位级别：硕士学位专业名称：控制理论与控制工程指导教师姓名：戴炬职称：教授山东科技大学二零零九年五月论文题目：基于虚拟现实的机器人运动仿真系统的研究和实现作者姓名：陈涛入学时间：2006年9月专业名称：控制理论与控制工程研究方向：智能机器人指导教师：戴炬职称：教授论文提交日期：2009年5月论文答辩日期：2009年6月授予学位日期：STUDYANDREALIZATIONOFSIMULATIONSYSTEMFORROBORMOTIONBASEDONVIRTUALR

2、EALITYADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyCHENTAOSupervisor:ProfessorDaiJuCollegeofInformationandElectricalEngineeringMay2009声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何

3、学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.

4、Signature:Date:山东科技大学硕士学位论文摘要摘要本论文主要研究的是机器人在虚拟环境下的移动和避碰的问题；并基于此开发了一个机器人运动仿真系统，在该系统中建立一个高度逼真，具有真实感的仿真环境是实现虚拟现实系统的基础；而三维建模则是构建虚拟环境的关键环节。本文以Boe-Bot机器人为原型，以微软的机器人仿真开发平台MSRS为操作平台，设计并研究了一个包括各种障碍物的虚拟现实仿真系统，成功的实现了在没有发生碰撞的时候两个机器人的直线跟踪的情况，机器人在环境中的碰撞检测的问题，特别是在第一个发生碰撞时候的信息共享和协调问题，从而让第二个机器人顺利避碰。首先，本文阐述了

5、三维建模的基本理论和关键技术，其次结合MSRS的特点，使用该系统本身的纹理通过程序添加的方法把该纹理作为天空和地面的模拟，以Boe-Bot机器人为原型，建立机器人模型，按照构造物理模型，结构模型，3D渲染模型的过程来构造虚拟的障碍物，并通过XNA游戏渲染引擎实现了场景的渲染；在机器人运动的过程中实时的检测机器人与周围环境的碰撞问题；再次，开发了人机交互界面，通过Socket网络通信功能，建立了运动控制端与第一个机器人以及两个机器人之间的通信功能，通过这个通信功能，实现了运动控制端对第一个机器人路径的控制，而第二个机器人通过接受第一个机器人的位置信息；最后通过实验分别验证了机器

6、人在没有碰撞发生时候的跟踪状态，在有碰撞发生时候的信息共享及第二个机器人的避碰情况。关键词：虚拟现实,三维建模,碰撞检测,运动仿真山东科技大学硕士学位论文摘要ABSTRACTThispaperresearchesthequestionoftherobots’motionsimulationandhowtoavoidthecollisioninthesimulationscene,anddesignsadesktopVRsystem.ThekeyoftheVRtechnologyisasceneofsimulationenvironmentwhichpossessthechar

7、acteristicofreality.3DmodelingisthemostimportantplatformtoexhibittheimaginationandactualityofVR.ThispaperchoosestheBoe-Botastheprototypeoftherobot.TheplatformofMSRSisselectedasthesimulationplatformwhichwasdesignedbyMicrosoft.DesignsadesktopVRsimulationsy