教育机器人三维软件系统的设计与实现

在中小学教育机器人领域，引入并实现了教育机器人的虚拟制造，实现了教育机器人的三维流程图编程和基于虚拟现实技术的教育机器人作业的动态仿真.首先介绍系统的设计目标，详尽阐述基于OpenGL的虚拟现实技术设计教育机器人系统软件.其次实现了教育机器人的虚拟制造、三维作业编辑和仿真,具体展示了系统软件的功能，最后对于系统工作做了总结.     

教育机器人三维软件系统的设计与实现

在中小学教育机器人领域,引入并实现了教育机器人的虚拟制造,实现了教育机器人的三维流程图编程和基于虚拟现实技术的教育机器人作业的动态仿真.首先介绍系统的设计目标,详尽阐述基于OpenGL的虚拟现实技术设计教育机器人系统软件.其次实现了教育机器人的虚拟制造、三维作业编辑和仿真,具体展示了系统软件的功能,最后对于系统工作做了总结.     

机器人辅助正骨手术系统虚拟环境精确建模方法

结合已经研制的机器人辅助正骨手术系统,研究在应用虚拟现实进行手术时,虚拟手术环境建模的实现.采用基于计算机图形和医学图像的混合建模方法对手术环境中复杂的机器人模型和患者、腿骨进行精确建模.利用建模工具Java3D和VTK开发机器人辅助正骨手术系统的三维虚拟环境模型及虚拟手术仿真系统.虚拟手术环境的精确建模,为在此基础上进行的手术培训、手术规划、手术预演和远程外科手术奠定了基础.     

基于Internet的机器人遥操作虚拟环境的关键问题

对于Internet遥操作机器人系统存在的网络传输时延问题,基于预测显示方法的虚拟操作环境是解决该问题的主要途径.从提高系统的扩展性与操作性的角度出发,对机器人操作虚拟环境涉及的关键问题进行了研究.首先,采用面向对象方法在Java/Java3D开发平台上构建了机器人操作虚拟环境,从而保证系统具有良好的扩展性.其次,为了提高操作者对远端操作环境的感知能力,基于自制的多传感器智能手爪构造了其图形化信息表达形式.最后,结合操作虚拟环境与智能手爪的长/短激光测距传感器,实现了操作物体空间姿态的实时动态更新,为操作的有效性提供了有意义的参考信息.     

面向在轨测量任务的伴飞机器人三维仿真系统

为了避免空间伴飞机器人末端探测器与自身载体或者与待测航天器之间发生碰撞,在实际进行在轨测量之前,需要对其末端探测器轨迹规划方法进行充分的三维图形仿真.针对现有空间机器人地面仿真系统不能可视化的问题,设计了一种基于虚拟现实技术的三维仿真系统.首先,建立了基于Open Inventor的空间机器人三维实体几何模型,并构建反应空间机器人逻辑位置的三维仿真场景.然后,基于数据传输技术和构建的三维仿真场景建立了空间机器人可视化三维仿真系统.最后,建立空间机器人运动学模型并对空间机器人末端执行器跟踪的圆弧轨迹进行规划.仿真结果表明,利用该系统可直观得到空间机器人的运动过程以及空间机器人载体的运动特性,有利于空间机器人的轨迹规划和控制算法的仿真研究,可避免因不当轨迹规划而造成空间机器人发生碰撞.     

虚拟现实、多媒体与系统仿真

论述了虚拟现实技术的基本概念，基本特征，技术组成及狭义多媒体与广义多媒体概念，研究了虚拟现实系统，多媒体仿真，数字仿真三者之间功能关系，交互关系以及三者之间的层次关系图，仿真类型的概念关系图，虚拟现实系统的应用情况，得出：虚拟现实系统与传统的一般交互式仿真的主要区别在于虚拟现实系统具有人机交互的自然性，信息处理的多维性，虚拟环境的真实性和智能性，制约虚拟现实技术发展的主要因素是实物虚化，虚物实化和高性能的计算机处理技术等。     

三维虚拟现实机电设备控制仿真系统

针对三维虚拟现实机电设备控制仿真系统设计问题,做了简单的论述.基于Unity3D软件,运用嵌入式技术与单片机等,实现上位机与下位机系统设计,能够实现和实际设备相同或者近似的编程.利用此仿真系统,进行人员培训,可以在虚拟环境中进行机电设备模拟控制,具有较强的应用效果.     

基于虚拟现实语言的机器人三维仿真系统软件

结合虚拟现实技术的软件平台VRML语言,对机器人三维仿真模型进行了分析和建模;用VRML语言和JAVA语言编写了一个三维机器人仿真系统,对机器人运动学正问题、运动学逆问题、轨迹规划以及环境状况进行了三维仿真;对遥操作机器人的仿真进行了网络传输模拟,并对遥操作机器人与虚拟现实的技术结合的前景进行了展望。     

三维激光扫描技术在虚拟现实中的应用

虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容,目前虚拟现实技术中的虚拟视景和模型生成方法大多都是基于软件设计及二维图象实现的,这是一个重大的不足之处.三维激光扫描技术的产生和发展拓展了虚拟视景和模型生成的技术实现手段,进而使虚拟现实技术有了跨越式应用.本文介绍了虚拟现实技术和三维激光技术的基本概念和原理,并且通过实验验证了三维激光扫描技术在虚拟现实中的应用.     

浅析虚拟现实技术及其在城市规划中的应用

从虚拟现实的概念出发 ,分析了虚拟现实的四个基本特征 ,论述了虚拟现实涉及到的关键技术 .同时 ,从现在城市规划中的虚拟现实技术的应用出发 ,分析了现有技术的局限性 .并针对城市规划学科 ,扩充了虚拟现实技术的内容 .探讨了城市规划中最为烦琐的虚拟环境的建模问题 ,提出了虚拟环境中基本事物的建模手段和实现方法 (软件 ) .     

机器人可视化仿真模型及同步控制系统的研究

虚拟现实是迄今为止最强的人机接口技术。首先参照实体机器人,利用3DMAX技术进行虚拟机器人的建模和制作贴图,设计并实现了一个机器人三维可视化仿真模型;然后通过设置关键帧的方法实现了对虚拟机器人运动的控制,利用VisualC建立了一个对仿真机器人的控制平台;最后通过网络操纵仿真机器人来实现对远端真实机器人的同步遥控制。这样不仅增强了远端执行机构的作业能力,也拓展了设备的应用领域,从而能更有效地协助操作者完成任务。     

虚拟现实中运动物体的建模

介绍用于构造虚拟现实中运动物体的复杂几何模型，网格优化模型和光照模型的方法和设计。成功地构造了由基于三角形的运动单元，基于曲面的关节，面部和由文本控制的虚拟人环境，在给定的初始状态下，通过文本驱动虚拟人以模拟人的运动。     

基于PIC的管道焊接机器人人机对话接口的研究

研究了一种基于PIC单片机的管道焊接机器人的人机对话接口.基于SPI方式设计了以键盘为输入工具,多组数码管进行显示的软硬件系统.该系统与焊接机器人的各种功能相匹配,使管道焊接机器人的控制盒结构简单,人机对话界面友好,控制方便.实验结果表明该系统控制稳定、灵敏.同时给出了具体的硬件及软件实现方法.     

3-TPT并联机器人动力学仿真研究

为了分析并联机器人动力学特性,采用ADAMS虚拟样机技术对3-TPT并联机器人的正逆向动力学问题进行了仿真研究.利用三维实体建模工具Pro/Engineer软件建立了并联机器人的三维实体模型,借助Pro/E软件和ADAMS软件的接口模块Mechanism/Pro,将三维实体模型导入到ADAMS并创建虚拟样机模型.分别对机器人的驱动杆、约束链的运动及受力等相关问题进行了仿真研究,获得了机器人动力学特性规律曲线.该虚拟样机技术对复杂机械动力学问题的研究具有借鉴作用.     

移动机器人遥操作中力反馈技术的研究

在已有的遥操作系统中增加力反馈,通过计算移动机器人与周围障碍物之间的虚拟交互力,并将其映射到操纵杆上变成操作者可以感知的力,这样操作者能感觉到机器人与环境之间的作用力,从而有效地完成操作任务.实验结果表明该方法能够有效控制机器人行走,显示了在非结构性环境下临场感在增强人机交互能力方面的优越性.     

Three-Dimensional Kinematics Simulation of Robot Fighting Platform in Virtual Environment

A method of 3D kinematics simulation of robot fighting platform (RFP) in virtual environment is proposed with the aim of enhancing vision telepresence. Based on the theory of space coordinate transformation, kinematics equations of RFP are formulated; followed by applying a method of modeling using 3DMAX software to build an RFPs 3D geometric model before a 3D kinematics simulation system of RFP is completed based on virtual reality technology and Open Inventor VC++. Test results have indicated that this system can perform RFPs kinematics simulation in virtual environment. It can also imitate RFPs motion states and environmental features well. Moreover, not only can better real-time performances and interactions be achieved but also operators vision telepresence be enhanced, therefore this approach may help lay the foundation for the realization of RFPs teleoperation with vision telepresence.     

建立多窗口友好人机交互界面的设计方法

介绍了自行研制开发的机器人仿真系统中，一个用于全局监控的多窗口人机交互界面的设计，其中包括设计原则的实现，并具体介绍了其中人机交互对话窗的设计。该界面设计采用面向对象方法。界面结构清晰，操作方便并具有可扩充性的特点，其设计原则和方法对于建立较大型系统的人机交互界面具有通用性。     

基于虚拟现实的遥操作机械臂三维预测仿真

首先介绍机器臂的基本模型，然后阐述基于虚拟现实的遥操作机器人系统结构，提出运用VRML—JAVA技术在微机上对关节型机械臂进行运动仿真研究．结果表明：在机器人遥操作中，应用虚拟现实技术可以预测显示机器人的运动轨迹，实现对远端机器人进行预测控制。     

月球探测机器人及其关键技术浅析

参考国内外月球探测的现状,对月球探测机器人的关键技术进行了分析;根据月球探测机器人的任务要求,提出了开发我国月球探测机器人系统的具体实现方案,在该方案中,采用“虚拟样机”技术,建立一个集三维实体设计、动力学建模、控制、可视化仿真于一体的虚拟月面计算机仿真环境,对月球机器人的静国学、运动学以及动力学进行仿真研究,为月球探测机器人结构参数、动力学参数及控制算法的优化提供了设计参数和验证场所;针对月面的复杂环境,提出建立一套智能传感系统的思想,从而实现机器人在复杂、未知的环境中的自主导航与控制。