基于OpenGL的六自由度机械臂三维建模与仿真.pdf

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1、工业控制与应用《自动化技术与应用2014年第33卷第3期ndustryControlandApplications基于OpenGL的六自由度机械臂三维建模与仿真★张华文，梁艳阳，赖永林(西南科技大学，信息工程学院，四川绵阳621010)摘要：针对六自由度机器臂，为_r解决运动学分析结果不易验证以及证实体机械臂上演示成本较高的问题，设训’j一套六自由度机做臂三维仿真软件。该软件以VS2008为开发平台，基-jOpenGi函数库：~IIQt怄架类，采用模块化的方法进行三维模型的创建，具有灵活性大、易于扩展的优点。结

2、果表明，该仿真软件能够良好地仿真出机诫臂的运动过程，对机书戎臂的研究和教学起剁了促进作朋。关键词：OpenGL；机械臂；运动学模型；三维仿真中图分类号：TP242．2文献标识码：A文章编号：10037241(2014)03—002l_05Three--DimensionalSimulationof6--DOFManipulatorBasedonOpenGLZHANGHua-wen，LIANG&ran·yang，LAIYong-lin(CollegeofInformationEngineering，Southwe

3、stUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010China)Abstract：Foi‘a6ODFn]anjptllat【)r．i1orde~‘tosolvetheDroblemthattheresultofkinematicsanal、，siSisdilficulttovet"ir、，andtilecostol’thedemonstrationishighonthemachineentit3，a3Dsimulationsol't~；．ireisdeveloped

4、basedOROpenGLandQtOlVS2008IDE．Amodu1al‘izedmethodof3DmodeIingfora6一DOFlllalqipulatol‘iSpresenteditl1astheadvantageolflexib⋯tyandexpandabjlitv．TheresultshowsthatthisSOftwal’ecansimHlatewellthemovementofnlaniDulator，itplaysa1importantroleintheresearchandteachi

5、ngformanipulator．Keywords：0penGL：manipulat(n’：kjnenlaticsmode】：3DSjmulation1引言4种轨迹规划方式的效果做了直观的比较。其中，文献随着自动化技术的不断发展，工业机器人的应用越[1]所使用的3D模型是UGNX软件导出的VRML格来越广泛，机器人的三维仿真技术也越来越受到人们的式，不如直接使用OpenGL绘图简单和灵活。文献[21和重视。文献[1】以六自由度机械臂为例，介绍了整个系统文献[3】没有说明机器人三维实体的具体实现方法。文建模的结构

6、及过程，并对其运动过程进行了仿真。文献献[4】没有给出逆解存在多组解时的解决方法。文献【5】【2】设计了基于VC++．NET和OpenGL的五自由度弧焊没有把三维模型模块化，从而不利于系统的扩展。机器人仿真平台，能够进行三维实时仿真。文献【3]设计综合以上文献工作中的优缺点，本文以vs2008为开了基于Qt、Coin3D和BulletPhysics的机器人虚拟现发平台，基于Qt界面库和OpenGL函数库设计了六自由实系统，能够方便地对机器人进行示教。文献【4]采用度机械臂三维仿真软件，能够良好地仿真出六自由度机

7、D—H表示法研究机械臂的运动学问题，并通过开发的基械臂的运动过程。于OpenGL的仿真软件验证了模型的准确性。文献[5】设计了基于MFC框架类和OpenGL的三维仿真工具，对2软件架构仿真软件主要包括三个部分：三维建模，运动学建基金项目：四川省教育厅青年基金(10Zdll35)模与求解、界面设计。收稿日期：20l3—06—26《自动化技术与应用20t4年第33卷第3期工业控制与应用——ndustryControlandApplications积一芙’l机械臂设计流程如下：一—一——～_，一‘(1)创建面。把面封

8、装成类Patch，提供的主要接三维建模口有：添加三角形AddTri()，平移Translate()，旋转Rotate()，绘图Draw()。将平面和曲面都看作由多个三角形组成，绘制面时，依次绘制每个三角形，由这些iJ仿真软件三角形来构成平面。绘制三角形时需要知道三个顶点一I’j的坐标(2)以及每个顶点的法线方向，因此创建三个数{运动求解慧模与r“。界面设计-组，分别用来存储顶点，顶点的