某军用地面移动机器人视景仿真系统的研究

结合视景仿真技术和动力学仿真分析,提出了由视景驱动、交互、主控模块和动力学仿真调度组成的仿真系统结构;利用Pro／Engineer和MuhiGen Creator建立了机器人和地形场景模型,分析了数据的组织结构和模型的简化处理;基于Vega实现该地面移动机器人的视景仿真系统,提出了针对此机器人模型特点的地形匹配方法。仿真结果表明,该视景系统能够逼真地表现出地面移动机器人的仿真过程,并满足系统仿真的实时性要求。     

分布交互环境下的视景系统研究与开发

分析比较了几种常用视景开发工具在分布交互环境下的特点，指出采用MultiGen Creator和Vega进行分布交互环境下的视景仿真系统的开发是一条简单快捷的途径。讨论了分布交互环境下对视景系统的要求，及其所要解决的关键技术。采用MultiGen Creator、Vega以及VR—Link开发出了基于HLA的水下航行器分布交互环境下的视景演示系统，实现了基于Vega的视景仿真系统和HLA系统的互连。     

一种海上战场视景仿真系统的开发

为了逼真的演示海上多武器平台作战过程,设计并开发了一个基于Vega Prime的海上战场视景仿真系统,它是一个基于HLA的分布交互仿真系统的视景显示子系统.针对大量复杂三维实体建模中遇到的效率低下、难以有效管理的问题,首次提出引入基于增量模型的软件工程方法,以提高模型的可用性和可维护性,缩短开发周期.对于非视觉物理量可视化等Vega Prime中不具备的功能,通过在Vega Prime中嵌入OpenGL程序的方法加以实现,并解决了其中的关键技术.针对联邦时间推进造成的视景显示节点的画面不连续的问题,利用延迟一帧数据的方法予以解决.所开发的系统已在工程中得到应用,效果良好.     

空面导弹飞行视景仿真系统研究

采用Creator和Vega平台以及Simulink仿真开发工具时空面导弹的飞行视景仿真技术进行了研究.提出了一种空面导弹飞行视景仿真系统的体系构架,利用获取的DED真实地形数据,通过Creator建立大地形三维模型:借助VC/MFC开发平台,实现了Simulink数字仿真系统与视景仿真的通信;在Vega中实现视景仿真系统的软件开发调试.仿真结果表明,该系统能够为空面武器系统研制阶段的参数优化和效能评估提供有效的验证平台.     

直升机视景仿真及座舱仪表显示系统实现

以开发一套直升机飞行视景仿真系统为目的,提出了一种基于Multigen Creator和Vega软件的三维视景仿真系统解决方案.利用三维图形开发软件Creator对座舱仪表模型进行可视化建模,使用自由度设置(DOF)技术实现仪表指针的动态交互.将模型加载到Vega的环境中,在VC++环境下,基于MFC实现了仪表的驱动程序,给出了具体的实现方法,设计了座舱仪表仿真界面.最后在Vega场景中仿真直升机的飞行状态,直观形象地反映直升机的飞行特性.实际仿真显示,该视是景系统的仿真效果形象逼真,令人满意.     

基于HLA激光制导导弹仿真的研究与实现

为了评估半主动激光制导导弹的效能,介绍了一种基于HLA和MultiGen Vega环境开发分布式虚拟现实仿真系统的方法。利用MultiGen Creator建立导弹,攻击目标,地形的仿真模型。以半主动激光制导导弹对地面保护目标的攻击,以及激光为保护地面目标而对导弹导引头干扰的数学模型为基础,利用HLA建立分布式交互仿真环境,通过Vega来驱动视景仿真模型。并在仿真中添加了特殊效果。该系统实现了一个可重用,具有互操作性的光电对抗仿真支撑平台。该仿真系统能够方便地对参数进行修改,直观的显示仿真结果,方便地对武器效能进行评价。     

基于广义包围盒的交互操作在Vega环境中的应用

介绍了视景仿真软件Vega所具备的场景基本操作功能，针对Vega在交互操作功能方面的不足，提出了一种广义包围盒。介绍了广义包围盒的实现原理，定义了包围盒的数据结构，给出了获取方法，然后基于Vega API，通过两种不同方法建立了场景模型广义包围盒。基于广义包围盒，对场景模型直接进行操作，从而实现了Vega虚拟场景中的模型拾取、碰撞检测等仿真交互操作。给出了模型拾取、碰撞检测的具体实现算法，并成功应用在一个视景仿真程序中。     

化工视景仿真系统中网络通讯模块的研究与实现

为了达到整个化工视景仿真系统的实时性、准确性的要求，在视景仿真子系统和工艺模型子系统之间交换和处理数据就起着很重要的作用，通过采取基于TCP／IP协议的C／S模式，由工艺模型子系统做服务器端、由视景仿真子系统做客户端，在两者之间进行数据的实时交换和处理，很好的实现了整个系统实时性、准确性的要求。     

MultiGen Creator/Vega在高速列车运行视景仿真系统中的应用

随着计算机软、硬件技术的迅速发展,利用三维视景仿真技术动态描述列车运行仿真过程成为一个新的发展方向。简要介绍了开发工具Multigen Creator和Vega的特点。研究了利用Creator和Vega实现视景仿真的总过程。结合高速列车运行实例说明了利用Multigen Creator建立铁路三维模型的主要思路和过程,并详细分析了建模过程中的难点问题及相应的办法;还研究了利用Vega实现实时驱动的步骤和方法。仿真结果表明,基于Multigen Creator和Vega的高速列车运行实时视景仿真系统取得了良好的效果。     

基于Vega的某型导弹瞄准训练仿真

通过对光学望远镜瞄准原理的分析，根据望远镜放大倍数与焦距以及视场角的数学公式得到了三者之间的联系，由计算机图形学透视投影原理建立了瞄准的仿真模型，提出了一种基于Vega的瞄准镜视景仿真的实现方法，介绍了该方法实现的关键步骤，最后给出了部分程序源代码和仿真效果图。该仿真模型与实际系统光学原理完全一致，增强了仿真系统视觉效果逼真性和瞄准原理的准确性。由于该方法在工程上极易实现，因此它对于此类视景仿真具有通用的借鉴作用。     

基于ADAMS的弧焊机器人运动仿真

机器人三维运动仿真是当前机器人研究领域中重要的研究方向之一。采用CAD软件Pro/E和机械系统动力学仿真软件ADAMS,对德国CLOOS公司生产的76AW型弧焊机器人建立了三维运动仿真模型。采用Denavit-Hartenberg方法建立了连杆坐标系下的机器人运动学模型,并采用Matlab编写了运动学正、逆解的程序。详细阐述了模型的建立方法及具体过程,实现了在ADAMS环境下的机器人焊缝路径的运动仿真。为机器人动力学及离线编程技术的研究提供了基础。     

无机械辅助结构自行车机器人控制仿真及实现

为实现自行车机器人的平稳直线行驶,论证了无机械辅助结构、仅靠调整车把维持自平衡的后驱自行车机器人动力学建模、姿态控制、系统仿真及实物样机实验.针对具有典型对称性欠驱动非完整约束的自行车机器人系统难于实现平衡控制问题,首先基于拉格朗日方法分析系统力学机理,建立简化动力学模型.然后基于部分反馈线性化原理,对车体横滚角与转把力矩的欠驱动子系统进行线性化处理及模糊自适应控制.仿真及实验结果表明,有效地实现了自行车机器人直线运动自平衡控制,为进一步开展自行车机器人以及其他欠驱动系统平衡运动控制奠定理论基础.     

基于仿真与遗传算法的液压控制系统优化研究

文章采用“模块化建模”方法,将每个子系统应用键合图-状态空间法建立起相应的数学模型,分别对其进行实验仿真计算分析,再根据它们之间的功率传递关系由程序将这些子系统衔接起来,建立了整个起升液压系统仿真模型,给出并分析了液压控制系统动态特性的仿真结果;通过采用实数编码、精英选择、白适应交叉和变异概率策略的遗传算法,将系统仿真模型与遗传优化算法有机结合起来,实现基于仿真模型的参数优化,并对优化计算进行可视化编程,实现优化过程的信息处理可视化;仿真结果表明,优化后系统的动态性能得到了较大的改善。     

Implementation and Application of Visual Simulation System for Digital Campus

Fundamental conception and technological features of Digital Campus as well as the general framework of its visualization subsystem are introduced. A practical case of visual campus simulation system of Huazhong University of Science and Technology is described. The key issues of simulation application based on Creator and Vega are discussed in detail and some applications of the visual campus system are also given.1     

基于Virtual.lab的柔性并联机器人仿真平台

为了实现柔性并联机器人的快速可视化建模,提供柔性并联机器人动力学分析的新途径,针对柔性并联机器人系统内刚体、柔体耦合的难点,利用Virtual.lab软件对VBA的支持及其处理机械系统弹性动力学问题的优势,结合数据库技术、参挝数化建模原理和柔性并联机器人动力学仿真的特点,对Virtual.lab软件进行二次开发,建立柔性并联机器人动力学仿真平台,可实现柔性并联机器人动力学特性的分析.该平台操作简单,建模效率高,计算速度快,便于机械工程师在机械设计中使用.为柔性并联机器人结构优化设计及运动学、动力学规划指标的确定提供科学依据.     

力矩输入有界的柔性关节机器人轨迹跟踪控制

为解决柔性关节机器人在关节驱动力矩输出受限情况下的轨迹跟踪控制问题,提出一种基于奇异摄动理论的有界控制器.首先,利用奇异摄动理论将柔性关节机器人动力学模型解耦成快、慢两个子系统.然后,引入一类平滑饱和函数和径向基函数神经网络非线性逼近手段,依据反步策略设计了针对慢子系统的有界控制器.在快子系统的有界控制器设计中,通过关节弹性力矩跟踪误差的滤波处理加速系统的收敛.同时,在快、慢子系统控制器中均采用模糊逻辑实现控制参数的在线动态自调整.此外,结合李雅普诺夫稳定理论给出了严格的系统稳定性证明.最后,通过仿真对比实验验证了所提出控制方法的有效性和优越性.     

基于ODE 引擎的开放式仿人机器人仿真

为了获得灵活、开放、简洁的仿真功能,提出了一种基于ODE（open dynamics engine）的仿人机器人 仿真平台集成方案．将基于ODE 的仿人机器人仿真系统开发过程定义为两类运算：变换叠加和关节叠加,并设计 了这两类叠加的ODE 算法．将仿人机器人结构描述为一个设计者和计算机都可以理解的结构表,将该结构表翻译 为ODE 基本元素实现仿真．设计并实现了一个基于所提出方案的仿人机器人仿真平台,根据基于倒立摆的步态规 划思想,设计并在仿真平台上实现了双足步行的仿真实验．实验证明了文中方法的有效性．     

Quasi-min-max MPC for visual servoing stabilization of omnidirectional wheeled mobile robots

This paper proposes a new visual servoing quasi-min-max MPC algorithm for stabilization control of an omnidirectional wheeled mobile robot subject to physical and visual constraints. The visual servoing dynamics of the robot are modeled as the state-dependent linear error system with nonlinear control inputs of rotation and deflection velocities of wheels. The state-dependent linear error system is covered as linear parameters-varying models which is used to design the visual servoing quasi-min-max MPC controller. The actual control inputs of the robot are then computed by the solution of an inverse algebraic equation of the MPC actions. The recursive feasibility and stability of the new visual servoing MPC are ensured by some LMIs conditions. The performance and practicability of the visual servoing MPC are verified by some simulation and experiment results.     

结合机器视觉的采摘机械手的定位仿真研究

对水果采摘机械手空间定位机理进行了研究,分析了双目立体视觉系统的定位误差并建立视觉误差补偿机制,利用虚拟机械手开发软件和CCD视觉硬件构建了仿真系统,通过双目立体视觉获取空间位置数据映射到虚拟环境下引导机械手进行模拟采摘。该系统利用多领域知识融合实现了采摘机构与视觉关联精确定位的仿真,能有效地指导实际作业环境中采摘机械手精确定位的优化设计。