基于虚拟现实遥操作焊接机械手系统的实现

摘要

本文以基于虚拟现实遥操作焊接机械手系统的实现为最终研究目标，探讨了如何将虚拟现实技术连同遥操作技术应用到焊接机械手系统之中。
　　论文研究了交互式虚拟场景的创建方法，以OpenGL和Qt为开发工具在计算机中构造出一个交互式虚拟作业场景，使操作者可以通过操作杆实时的控制虚拟场景中的机械手模型，受控的机械手模型帮助操作者更加直观地了解机械手在操作过程中的位姿信息。采用D-H法为实物机械手建立了坐标系，建立了齐次变换矩阵，最终推导出机械手正、逆运动学方程。并通过特殊点位置参数的设置，对运动学方程进行了验证。采用图解法描述了机械手工作空间的大小，从而可以直观的看出工作空间的边界，从几何角度描述了机械手的工作能力。研究了下位机实物机械手的控制理论及实现方法，并为系统开发了视频监控的功能。通过图形化界面所搭建的软件平台，给操作者提供了一个人机交互的接口，把系统所具有的功能模块都集成到这个软件平台下，为用户的操作提供了友好的交互环境。
　　最终，本系统开发出操作人员通过虚拟模型来遥操作实物机械手的功能。同时，机械手可以重复之前由操作人员所示教的动作，实现了示教再现的功能。

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1绪 论

1.1 选题的背景及研究的意义

1.2 焊接机械手发展概况

1.3 虚拟现实技术概述

1.4 本课题关键技术和难点

1.5 本章小结

2 基于虚拟现实遥操作焊接机械手系统的总体设计

2.1 系统平台的设计思想

2.2 系统平台的总体框架

2.3 系统设计的内容规划

2.4 本章小结

3 基于OpenGL的交互式三维模型的创建

3.1 OpenGL系统简介

3.2 虚拟机械手模型的建立

3.3 虚拟机械手的控制实现

3.4 本章小结

4 机械手运动学控制的实现

4.1 机械手的运动学方程

4.2 机械手工作空间的确定

4.3 本章小结

5 基于Qt的人机界面设计

5.1 Qt简介

5.2 界面设计

5.3 控制面板介绍

5.4 视频监控设计

5.5 本章小结

6 结 论

6.1 本文结论

6.2 本文研究工作的不足

6.3 今后研究方向的建议

致谢

参考文献

攻读硕士研究生期间发表的学术论文