基于虛擬現(xiàn)實(shí)的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)為基礎(chǔ)并且涉及眾多學(xué)科的一門前沿科學(xué)，是二十一世紀(jì)最受矚目的技術(shù)之一，這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展前景廣闊，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、軍事、數(shù)字媒體等各個(gè)方面。本文將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入機(jī)器人遙操作系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)空間機(jī)器人遠(yuǎn)距離遙操作系統(tǒng)以及對(duì)應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行研究與開(kāi)發(fā)。利用3D建模與Virtools等關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)建遙操作虛擬環(huán)境，通過(guò)操作控制面板對(duì)真實(shí)機(jī)器人與虛擬環(huán)境中的數(shù)字樣機(jī)同時(shí)進(jìn)行控制驅(qū)動(dòng)。操作人員可以改變虛擬環(huán)境中的

2、視點(diǎn)和視角，依靠更加生動(dòng)的視覺(jué)臨場(chǎng)感信息，實(shí)現(xiàn)單一的視頻反饋所不能達(dá)到的監(jiān)控效果，從而實(shí)現(xiàn)了操作者和環(huán)境之間直接而自然的交互，增強(qiáng)了遠(yuǎn)端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作業(yè)能力，也拓展了機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域，使操作者能安全舒適、準(zhǔn)確地操縱機(jī)器人完成任務(wù)。為此，本文的主要研究?jī)?nèi)容有:
　　(1)介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)國(guó)內(nèi)外遙操作方面的研究現(xiàn)狀作了綜述，說(shuō)明了在遙操作系統(tǒng)中應(yīng)用數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的必要性和重要意義。
　　(2)在對(duì)機(jī)器人各

3、構(gòu)件進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)分析和上下位機(jī)之間通信方式分析的基礎(chǔ)之上，利用SolidWorks軟件和Virtools軟件分別建立機(jī)器人三維實(shí)體模型和虛擬環(huán)境，給出了為實(shí)現(xiàn)數(shù)字樣機(jī)與物理機(jī)同步運(yùn)動(dòng)的總體設(shè)計(jì)方案。
　　(3)對(duì)機(jī)器人各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了分析，一方面重點(diǎn)分析了底盤的運(yùn)動(dòng)和定位的方法;另一方面，研究了利用舵機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)定位的方法，并利用ArduinoMega控制器、電位計(jì)設(shè)計(jì)了機(jī)器人控制面板。
　　(4)通過(guò)利用V