基于Microsoft Robotics Developer Studio的军事机器人仿真训练平台研究

摘要

随着技术的不断进步，以及近年来海湾战争、波黑战争、科索沃战争、伊拉克战争、阿富汗战争的实战检验，并在现代战争需求的推动下，军用机器人已经成为信息化战场的基本智能单元，具备独立执行作战任务和打击敌人的能力，成为现代军事斗争中的“生力军”，在军事领域发挥的作用愈来愈大。
　　 随着军事机器人的大量装备军队，军事机器人从作战单元到成编制的“军事机器人部队”的过渡将在不久的将来变成现实。由于军事机器人的专业性和复杂性等特点，属于易损设备不宜依靠机器人实体培训操作人员。
　　 因此，本文在对比当前比较流行的十余种机器人开发平台和多种仿真平台后，选择了Microsoft Robotics Developer Studio 2008作为开发工具，结合Google SketchUp 6建模工具和Microsoft Visual Studio 2008编程平台，开发了基于Microsoft Robotics Developer Studio的军事机器人仿真训练平台。试图通过该平台为我军军事机器人部分队训练开辟一条新路，起到提高训练成效、节约训练成本的效果。
　　 在本项目进行过程中进行了机器人路径规划算法的设计和开发，实现了基于触觉传感器和激光测距传感器的避障程序，并在PDA上实现了基于WiFi移动IP网络的机器人控制程序。
　　 本文提出的基于Microsoft Robotics Developer Studio的军事机器人仿真训练平台，能够较为真实的模拟多种训练环境，不依赖硬件，具有丰富人机交互功能和数据呈现功能，并且可以记录训练实况的和多种数据。通过实验证明，本课题为军队从事军事机器人训练的机构和人员提供了一条新思路，开辟了军事机器人模拟训练的新途径。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 仿真训练平台的功能

1.3 本论文的研究意义和主要工作

1.4 本文组织结构

第二章 军事机器人及军事仿真综述

2.1 军事机器人发展综述

2.1.1 军事机器人的定义和分类

2.1.2 军事机器人的发展简史

2.1.3 军事机器人的发展现状

2.1.4 军事机器人未来发展趋势和挑战

2.2 军事仿真发展概述

2.2.1 军事机器人仿真的定义

2.2.2 军事机器人仿真的作用

2.2.3 军事仿真的发展现状

2.2.4 军事仿真的发展趋势

2.3 本章小结

第三章 开发平台介绍

3.1 主流机器人开发平台

3.1.1 主流机器人开发平台介绍

3.2 虚拟现实与仿真介绍

3.2.1 VR系统的特征

3.2.2 VR系统的分类

3.2.3 VR技术的设计目标

3.2.4 VR技术与仿真

3.3 本文采用的设计平台的介绍

3.3.1 Microsoft Robotics Developer Studio的架构和组成

3.3.2 并发和协调运行时(Concurrency and Coordination Runtime，CCR)

3.3.3 分布式系统服务(Decentralized System Services，DSS)

3.3.4 可视化编程语言-Microsoft Visual Programming Language(VPL)

3.3.5 模拟仿真环境

3.4 本章小结

第四章 仿真训练平台的实现

4.1 仿真训练平台的需求分析

4.2 仿真训练平台的软件架构

4.3 军事机器人建模

4.3.1 3D模型建模

4.3.2 部件服务仿真

4.4 环境建模

4.4.1 军事据点模型建模

4.4.2 城镇环境模型建模

4.4.3 野外环境模型建模

4.5 建立军事机器人实体

4.5.1 实体和实体类型

4.5.2 建立军事机器人实体

4.6 机器人运动规划

4.6.1 避障规划(避障行为)

4.6.2 运动规划中会出现的问题

4.7 基于激光测距传感器的避障程序实现

4.8 基于接触传感器的避障程序实现

4.9 军事机器人仿真平台

4.10 基于WiFi移动IP网络的PDA机器人控制程序实现

4.10.1 方案的硬件系统结构

5.7.2 软件设计及实现

5.7.3 用户终端与机器人的信息交互

5.7.4 Robot PDA Teleoperation软件功能和操作界面

4.11 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢