空間機(jī)器人遙操作系統(tǒng)的虛擬環(huán)境建立.pdf

1、遙操作技術(shù)主要是為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人替代操作者在危險(xiǎn)和不確定的環(huán)境下完成特定任務(wù)所引出的。在航天領(lǐng)域,特別是在空間機(jī)器人項(xiàng)目方面應(yīng)用廣泛?？墒怯捎诳臻g與地面之間的距離問(wèn)題,使得空間機(jī)器人的遙操作與地面控制中心的操作者傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)之間存在較大的時(shí)延,這無(wú)疑嚴(yán)重影響著遙操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文根據(jù)國(guó)家863遙操作項(xiàng)目,完成了六自由度空間機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模,并且對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境建模技術(shù)、遙操作安全技術(shù)進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究,開發(fā)了虛擬現(xiàn)實(shí)子

2、系統(tǒng),通過(guò)虛擬機(jī)械臂預(yù)測(cè)顯示技術(shù),減小通信時(shí)延對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,通過(guò)遙操作安全技術(shù)輔助操作者更好的完成相關(guān)任務(wù)。
　　整個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)子系統(tǒng)搭建的過(guò)程是通過(guò)虛擬場(chǎng)景中的模型串聯(lián)起來(lái)的,本文應(yīng)用Pro/E創(chuàng)建三維模型,通過(guò)3ds Max繪圖軟件對(duì)導(dǎo)入的OBJ類型的Pro/E模型文件添加虛擬對(duì)象,再應(yīng)用專業(yè)的三維渲染引擎 OpenSceneGraph顯示和控制模型,同時(shí)在該系統(tǒng)中提供虛擬手眼相機(jī)顯示,保存和發(fā)送圖像信息,繪制運(yùn)動(dòng)軌跡和關(guān)

3、節(jié)坐標(biāo)系等功能。
　　在虛擬現(xiàn)實(shí)子系統(tǒng)中添加了兩個(gè)遙操作安全技術(shù)模塊,兩個(gè)模塊分別提供碰撞檢測(cè)功能和虛擬管道功能,它們的主要目的是及時(shí)提醒或阻止操作者的危險(xiǎn)操作行為。另外一種遙操作安全技術(shù)模塊是應(yīng)用Pro/E軟件建立的,該模塊主要提供危險(xiǎn)距離測(cè)量功能,應(yīng)用在模型設(shè)計(jì)階段。
　　本論文對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遙操作系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了較深入的研究,而對(duì)遙操作技術(shù)進(jìn)行了淺顯的研究。同時(shí),設(shè)計(jì)和開發(fā)了虛擬現(xiàn)實(shí)子系統(tǒng)和遙操作安全技術(shù)模塊,并通