基于Virtools的交互式机械手运动仿真设计与实现.pdf

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1、第25卷第2期2012年3月机电产品开崖与剀新D押elop哦lm＆In∞vati叩0fMach毗ry＆Elec研calProduc协VoI．25．NO．2Mar。2012文章编号：1002粕73(2012)02一113—03基于VirlIools的交互式机械手运动仿真设计与实现符莎(中山市技师学院。广东中山528403)摘要：基于虚拟现实技术，以vin0豳为开发工具，设计与实现了一种可以在网络环境中交互式操作的三维机械手运动仿真系统。该实现方法具有较好的可拓展性和普遍性。能够广泛应用于基于Ⅵ肋ob开发的各种机构的运动仿真。关键词：virtoob；交

2、互；仿真中图分类号：’I'P39l文献标识码：Adoi：10．3969，j．i船n．1002—6673．2012．02．046Desi印andInlpl锄蚰ta廿佃ofh毛e托ctiveOpe豫旺佃Malliplllat叫Based蚰Virt∞k硝SJl4(ZhoIlgsh柏1Iecllnici趣Ins妇船，Zhon铲h越Gmllg：dong528403。Chim)A恼嘲：B雠donVRtech∞logy孤ddle妇l叩删眦州ofvi栅k'dcvel叩eda3dIIl；I讷)汕咖moVe砌mt妯“alionsy她峨itcmbcn辩dilI出cn咖o

3、tkenvifomnent．T砧sm默hodh越900de】中anding锄d瑚小碍匿llit彤锄wide坤u辩d抽翘妇出ofm讲，e田em商础donba辩donVi巾∞b．K留舯rds：Virtools；ill沱均幽n；如m趟onIO引言Ii随着虚拟现实技术(简称VR)的迅速发展和应用，虚拟实验室、产品虚拟装配、虚拟电子仪器等虚拟环境互：动的虚拟现实系统应用日益广泛，机械设备与仪器等虚l拟运动仿真也成为比较主流的技术之一。由于很多机械I设备结构复杂，价格昂贵，将实际设备投入操作、维：修、装配等训练不仅危险系数大，且训练成本高，而虚拟系统不仅能使受

4、训人员沉浸式地进行虚拟训练，并能全面地模拟设备在使用中可能出现的所有情况。使受训人员全面了解设备，从而达到训练的目的。而采用基于：网络的虚拟训练，不再受时间与空间的限制。可大大提I高培训效率，节省培训成本l“。l构建基于网络的机械虚拟运动仿真是一个较为复杂的过程，目前的虚拟现实技术多为基于VRML语言实·现。vRML是基于语言文本的虚拟场景生成工具，其语言复杂、交互性较差、不易实现。本文基于虚拟现实技l术，采用3dsM雕与Virt∞ls平台相结合的虚拟运动仿!真实现方法。具有真实性、实时交互性、脚本简单和易收稿日期：2011—12—20作者简介：符

5、莎(1978一)，讲师，在读硕士研究生。主要研究方向：机械设计与仿真。于实现等优点，以传统机械手为虚拟对象，使用Solid．WofI【s和3DSMAx对虚拟运动物体和场景进行制作．并应用交互虚拟平台Virt∞ls构建交互仿真运动过程。开发出可应用于网络环境的三维交互式机械手运动仿真程序。本实例具有普遍性，可以应用在各种机构的运动仿真中。1VjrtooIs简介VinDols是一套非沉浸式虚拟现实田产品开发工具．其以功能较为全面、编程可视化、人机交互强大等优势，得到越来越广泛的研究和应用。开发人员通过图形化的开发界面。以流程图的方式拖放系统预先制定好的

6、行为模块(BllildillgBlocl【s)到需要参与交互的对象脚本上，最终建构起复杂的交互式应用程序。行为模块是Virt∞18平台中最具特色的功能之一。丰富的行为交互模块可以使非专业的程序开发人员快速地创建自己的i维数字产品。目前virt∞ls平台中有600多个行为模块．并且用户还可自行编辑、组合并定义新的行为模块．以及砒．tribute属性等辅助工具。能够进行脚本的编制并组成一个具有某项功能的模块系统。通过Virt00ls脚本语言(Virb∞lsScriptiIIgI加昏lage，VSL)或利用VC++等工具开发自定义行为模块，以及增加参数类

7、型，修改渲染引擎“3：竺童兰竺兰竺：=：=：等．从而达到开发的具体需求。为了便于网络的应用。vin∞ls平台还提供了相应的网络播放器．可以使最终的程序打包发布为网络浏览器支持的文件．从而使用户可以在任意Pc终端使用。由于vin∞18的强大交互功能．目前其使用主要集中在三维交互游戏开发、虚拟实验教学、工业仿真、产品虚拟展示以及一些具体技术的研发方面口。2运动仿真系统实现机械手运动仿真的整个构建过程主要包括两个环节：模型的创建与准备：模型的运动控制，具体流程如图l所示。i⋯谨萤画⋯话晤jj2．1模型的创建Ivin∞lB本身并不具备i；口藕藩章丽手菊圈i

8、维实体模型的建模和角色动{匿趸j而去覃活画叩5M^xi画制作的能力，因此在使用：：二：二二二t二二二：：二■二：：：二’v