多机器人协同运动平台的虚拟仿真技术研究

摘要

虚拟现实技术是当前计算机技术中的热点之一，它与多媒体技术、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。随着计算机技术的发展和对复杂系统仿真的深入研究，虚拟现实技术已经广泛应用于许多领域。 当前机器人技术的发展使得机器人的能力不断提高，其应用的领域和范围正不断扩展。人们希望多个机器人能完成由单一机器人难以完成的更加复杂的任务。这些复杂的任务，需要多个机器人共同完成，这就涉及到多个机器人之间的协同运动问题。然而在实际运动平台中，机器人单元的构建比较复杂，需要很高的加工成本和开发费用，要实现他们协同运动不是很现实。本文针对此问题，将虚拟现实技术应用于多机器人运动仿真平台的构建及研究，具有一定的现实意义。 构建该虚拟运动仿真平台是一个复杂的过程，需要解决三维场景中的交互及协同运动等问题。本文在分析比较各种主流的开发平台后，采用了以虚拟现实技术Virtools为核心3DS MAX与Virtools相结合的虚拟运动平台开发方法，构建多机器人协同运动平台，重点解决了本文所面临问题。 本文以行进中的机器人（运动单元）为虚拟对象，应用交互虚拟技术Virtools作为开发平台，采用3DS MAX三维软件对虚拟运动单元和场景进行制作；并利用Virtools中BB模块编程方法，通过人机交互控制，实现平台中机器人协同运动、实时追踪以及围捕运动全过程，并在虚拟世界中以三维动画形式直观地演示该过程。 本文所构建的多机器人协同运动仿真平台具有人机交互操作能力和三维视觉效果，场景逼真，完整地演示了整个运动过程，有效地检验了该平台运动效能，节省了大量的人力和物力资源。同时为以后虚拟现实技术在仿真方面的应用做了有益的探索。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2虚拟现实技术及其发展

1.2.1虚拟现实技术概述及其特征

1.2.2虚拟现实系统构成及分类

1.2.3虚拟现实开发平台的研究

1.2.4三维交互设备的研究现状

1.3多机器人系统概述及其发展

1.3.1 国外多机器人系统研究现状

1.3.2 国内多机器人系统研究现状

1.3.3多机器人协调系统的体系结构

1.3.4多机器人系统中的路径规划

1.4本课题研究内容及意义

1.5论文的结构

第二章多机器人协同运动仿真平台构建过程的总体设计

2.1多机器人协同运动平台的组织结构

2.2多机器人协同运动平台的方案设计

2.2.1虚拟仿真平台的组织结构

2.2.2虚拟仿真平台的工作流程

2.3多机器人仿真平台实施方案

2.3.1虚拟仿真平台实施方案

2.3.2虚拟仿真平台工作流程介绍

2.3.3虚拟仿真平台主要功能模块

2.4本章小结

第三章多机器人协同运动平台的开发路线

3.1多机器人协同运动平台的实现技术对比

3.2主要开发工具Virtools

3.2.1 Virtools概述

3.2.2 Virtools的执行流程

3.2.3 Virtools 3.0包含的五个关键组件

3.3虚拟仿真平台的实现方法和技术路线

3.4本章小结

第四章三维虚拟运动场景及对象的创建及输出

4.1三维虚拟运动场景及人物模型的创建

4.2三维模型的输出

第五章以Virtools为开发平台模拟多机器人协同运动过程

5.1三维模型的引入

5.1.1模型或场景是黑色或显示不正确颜色问题的解决

5.1.2锯齿明显问题的解决

5.2实时高交互的实现

5.2.1人机交互的实现

5.2.2虚拟运动仿真平台的模拟

5.3其它辅助功能的实现

5.4平台的发布

5.5运行测试

5.6功能与效果展示

5.7本章小结

第六章总结与展望

6.1工作总结

6.2存在的问题和不足

6.3下一步研究工作的重点与方向

参考文献

致 谢

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