基于ROS的機器人三維仿真平臺設計與研究.pdf

1、隨著機器人越來越智能化，機器人領域的研究正變得越來越復雜。因此機器人仿真技術對代碼的模塊化和復用性也提出了越來越高的要求。ROS(Robot Operating System)作為一個開源的分布式架構的機器人操作系統(tǒng)為上述要求提供了可能。本文基于ROS機器人操作系統(tǒng)開發(fā)了一種模塊化可重用分布式的機器人三維仿真平臺，此仿真平臺能夠與ROS進行集成，充分利用ROS中的軟件資源，且具有可擴展性、穩(wěn)定性、通用性以及代碼可重用性的特點。
　

2、　本文首先分析了ROS機器人操作系統(tǒng)的結構和運行機制，然后基于ROS的分布式架構設計了三維仿真平臺的C/S框架。在C/S結構中，服務器提供物理引擎和模型搭建的功能，三維顯示客戶端用于對場景進行渲染和顯示，ROS節(jié)點客戶端則用于對場景中的機器人進行控制。
　　其次本文對仿真平臺三維顯示的關鍵技術進行了研究，并提出相應的優(yōu)化算法。為了提高仿真平臺三維顯示的速度，本文使用了基于光線投射算法和OBB層次包圍盒的實時消隱算法。實驗顯示此方法

3、相比于光線投射算法速度有明顯的提升。
　　然后根據(jù)平臺的設計思想和框架結構，本文在服務器中引入了Bullet物理引擎、實現(xiàn)了相機和激光傳感器、解析和存儲了URDF模型文件;在三維顯示客戶端中使用OGRE渲染引擎對場景進行渲染;基于Protocol Buffer和TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)了服務器和客戶端之間的消息通信。
　　最后本文對機器人三維仿真平臺進行了仿真實驗驗證和性能分析。分別進行了KUKAyoubot移動機械臂實驗、基于