PJR-2X型喷浆机器人交互式虚拟样机系统开发

摘要

作为一门新兴学科，虚拟现实技术在机器人技术的研究和开发中起着重要作用，它对验证机器人的工作原理、工作空间、运动功能、正逆运动学方程求解的有效性具有非常重要的意义，对于机器人的结构设计和系统优化具有极大地促进作用。
　　本文以PJR-2X型喷浆机器人为基础，利用新颖的虚拟样机设计方法为其设计一套交互式虚拟样机控制系统。主要作了以下几个方面的研究和探讨：
　　(1)采用坐标系前置的D-H变换矩阵建立PJR-2X型喷浆机器人的连杆坐标系，得到机器人各杆件参数，进而推导出机器人末端执行器的位姿方程，并结合曲线拟合的方法求解出相应的逆运动学方程。
　　(2)介绍OpenGL编程技术和VC++开发工具，阐述MFC的编程原理并建立OpenGL运行环境。
　　(3)讨论了建立虚拟样机涉及到的建模技术。利用AutoCAD建立机器人的三维装配模型，将这些模型转换成3DS文件。分析3DS文件格式并编写在OpenGL运行环境下调用3DS文件的接口程序。
　　开发出基于的OpenGL喷浆机器人三维运动仿真系统。该系统逼真地模拟了真实机器人的运动情况，实现了外部实时操作、场景漫游、正运动学参数显示、逆运动学位姿求解和示教展示等功能。为进一步验证机器人机构与结构设计的合理性、可靠性打下了基础，提高了设计效率，同时也解决了在OpenGL中复杂模型的建立问题,为其它机械装置的三维运动仿真提供了一种参考。

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Contents

1 绪 论

1.1机器人技术概述

1.2虚拟样机技术概述

1.3 课题背景及研究内容

2 喷浆机器人的运动学分析

2.1 运动学分析方法

2.2 喷浆机器人结构简介

2.3 喷浆机器人正运动学分析

2.4 喷浆机器人逆运动学分析

2.5 本章小结

3 虚拟样机系统工作平台搭建

3.1 OpenGL概述

3.2 OpenGL框架的架构

3.3 虚拟样机系统运行环境设置

3.4 本章小结

4 虚拟样机系统结构实现

4.1 三维建模方法

4.2 喷浆机器人运动仿真的实现

4.3 虚拟样机系统数据显示

4.4 本章小结

5 外部操作器的设计

5.1 MSComm控件介绍

5.2 MSComm控件的使用

5.2 操作器的设计

5.3 发布程序

5.4 本章小结

6 总结和展望

6.1 本课题的研究成果

6.2 本课题存在的问题

6.3 应用前景

致谢

参考文献

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