文档介绍：遥操作虚拟工程机器人的设计与研究广东工业大学硕士学位论文黄志锋分类号:密级:学校代号:学号:ぱ妒指导教师姓名、职称:专业或领域名称:学生所属学院:论文答辩日期:
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摘要遥操作工程机器人系统是指在人操作下完成复杂工程作业任务的一种远距离操作系统,它能够帮助人类在危险和极端环境下工作。但是,操作者与远端工程机器人之间的信号传输存在较大的时延,严重影响了系统的稳定性和可操作性。在遥操作工程机器人系统中采用虚拟现实技术可以有效解决时延对系统的影响,有助于操作者更好地掌握工作现场的信息,提高遥操作作业的工作效率。虚拟工程机器人是基于虚拟现实的遥操作工程机器人系统的重要组成部分,包含了多种技术,主要是建模技术和碰撞检测技术。在理论条件下,只要虚拟环境与作业现场真实环境相同,虚拟工程机器人的状态变化可以在真实环境中显示出来,所以建模方法的选择格外重要,合适的建模方法不仅可以满足模型逼真的要求,还可以降低建模难度。虚拟工程机器人与待抓物体之间的碰撞检测的精度和效率在很大程度上影响了遥操作系统的沉浸感和临场感,优异的碰撞检测算法可以最大程度地减少误判现象及保证系统的实时性。所以,为了提高遥操作系统的沉浸感、临场感、实时性,本文对虚拟工程机器人的建模技术以及碰撞检测技术进行了研究,主要工作和结论如下:A颂岣咝槟饣肪痴媸敌约敖档涂7⒛讯龋攵怨こ袒魅说慕峁购驮硕氐悖采用函数建模和建模的混合建模方法对虚拟工程机器人进行了几何建模。A寺阈槟夤こ袒魅说脑硕刂埔G螅诜治鲂槟夤こ袒魅嗽硕匦曰上,采用瓾表示法,推导了虚拟工程机器人的运动学模型,建立了各伺服液压缸位移变化量与相邻关节转角角度之间的转换数学模型。频剂诵槟饣凳肿τ氪ノ锾逯涞奈恢霉叵凳P停P槟饣凳肿τ氪抓物体之间的精确碰撞检测奠定数学基础。实验结果表明:所采用的建模方法不仅满足了虚拟工程机器人建模逼真的要求,且降低了建模难度,缩短了开发周期;所丌发的碰撞检测算法可行、有效,实现了虚拟机械手爪与待抓物体之间的精确碰撞检测。关键词:遥操作;虚拟现实;工程机器人;碰撞检测
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目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯课题研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.虚拟现实技术在遥操作领域的应用及研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.课题来源与意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.本文的主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第二章虚拟工程机器人的仿真平台⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。的工作流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯捌銶库⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯嗫狻虚拟工程机器人的仿真平台⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯虚拟环境的设置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第三章虚拟工程机器人的建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯工程机器人⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯虚拟工程机器人的几何建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.7椒ǖ难≡!⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.
.袷阶;!虚拟工程机器人的运动学建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.槟夤こ袒魅说淖晗到ⅰ.槟夤こ袒魅说膉下向运动学方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...貉垢椎奈灰票浠坑胂嗔诠亟诮侵涞墓叵怠本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.第四章虚拟工程机器人的碰撞检测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..层次包围盒法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一第五