| 【中文题名】 | 移动机器人自主导航仿真系统的研究与设计 |
| 【英文题名】 | Research on Simulation System for Autonomous Navigation of Mobile Robot |
| 【学科专业】 | 计算机应用技术 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-3-28 |
| 【中关键词】 | Direct3D,虚拟现实,碰撞检测,HLSL,着色器, |
| 【英关键词】 | Direct3D,virtual reality,collision detection,HLSL,Shader, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>计算技术、计算机技术>计算机的应用>信息处理(信息加工)>计算机仿真 |
| 【论文摘要】 | 随着计算机科学技术以及多媒体应用技术的飞速发展,虚拟现实技术和仿真技术越来越受到人们的广泛关注。它们广泛应用于工业、国防、教育、医疗以及娱乐等方面。本文旨在应用虚拟现实技术来设计一个仿真系统,仿真智能机器人在未知环境中的自主导航。
通过对移动机器人导航仿真系统所涉及的机器人学、计算机图形学、3D数学建模以及Direct3D相关的技术与理论进行研究,本文将问题主要分成四个部分:虚拟对象模型创建、设计对象模型的着色器、碰撞检测和运动控制。本文研究内容和取得的成果如下:
1.对创建虚拟对象的数学模型的过程进行详细描述,其中包括机器人模型的创建,虚拟地形模型生成以及虚拟环境的制作三个部分。
2.利用可编程的着色器语言——HLSL(High Lever Shader Language)及其开发工具Fx Composer,编写了机器人模型、虚拟地形和天空盒的着色器(Shader),从而可以在编程过程中动态地调整对象模型的渲染参数,使虚拟场景在视觉上更具有真实感。
3.研究了相关的碰撞检测算法,比较了基于包围球、包围方盒与基于凸包的边缘包围盒三种封装模型的方法。利用基... |
| 【论文题纲】 |
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第一章 绪论 |
9-14 |
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1．1 课题的研究背景 |
9 |
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1．2 移动机器人以及虚拟环境的研究概况 |
9-10 |
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1．2．1 移动机器人的研究概况 |
9-10 |
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1．2．2 虚拟3D环境的研究现状 |
10 |
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1．3 DirectX技术 |
10-13 |
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1．3．1 DirectX概述 |
10-12 |
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1．3．2 DirectX 9．0C版本的新特性 |
12-13 |
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1．4 论文的主要内容与结构安排 |
13-14 |
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第二章 Direct3D基本原理 |
14-22 |
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2．1 Direct3D中的几何描述 |
14-17 |
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2．1．1 3D图元 |
14-16 |
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2．1．2 Direct3D中的变形操作 |
16-17 |
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2．2 Direct3D的体系结构 |
17-19 |
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2．3 绘制管道(Rendering Pipeline) |
19-22 |
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2．3．1 虚拟相机 |
19-20 |
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2．3．2 绘制管道框架 |
20-22 |
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第三章 3D模型创建 |
22-35 |
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3．1 对机器人建模 |
22-28 |
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3．1．1 创建机器人骨骼 |
23-24 |
|
3．1．2 对骨骼进行蒙皮 |
24-27 |
|
3．1．3 对模型进行UV映射 |
27 |
|
3．1．4 进行纹理贴图 |
27-28 |
|
3．1．5 加入动画 |
28 |
|
3．2 创建3D地形 |
28-33 |
|
3．2．1 如何描述地形 |
29-30 |
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3．3．2 加入纹理 |
30 |
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3．2．3 加入光照效果 |
30-31 |
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3．2．4 利用CLOD进行处理 |
31-33 |
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3．3 使用天空盒(Sky-Box) |
33-35 |
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第四章 使用可编程的着色器 |
35-51 |
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4．1 顶点着色器与象素着色器 |
35-38 |
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4．1．1 顶点着色器虚拟机 |
35-36 |
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4．1．2 象素着色器虚拟机 |
36-38 |
|
4．2 HLSL的特性以及编辑工具FX Composer |
38-41 |
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4．2．1 HLSL的优点 |
38-39 |
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4．2．2 着色器编辑工具FX Composer |
39-41 |
|
4．3 编写着色器 |
41-51 |
|
4．3．1 光的类型与属性 |
41-44 |
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4．3．2 材质 |
44-45 |
|
4．3．3 纹理 |
45-47 |
|
4．3．4 编写天空盒的着色器 |
47-48 |
|
4．3．5 编写机器人的着色器 |
48-51 |
|
第五章 碰撞检测 |
51-57 |
|
5．1 碰撞检测概述 |
51-52 |
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5．2 碰撞检测算法 |
52-56 |
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5．2．1 边界球法 |
52-53 |
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5．2．2 边界方盒法 |
53-54 |
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5．2．2 基于凸包的边界盒法 |
54-56 |
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5．3 视点与地形碰撞检测 |
56-57 |
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第六章 系统实现 |
57-63 |
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6．1 选择开发工具 |
57 |
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6．2 基于DirectX的Windows框架程序 |
57-59 |
|
6．3 载入网格体以及其对应的着色器 |
59-60 |
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6．3．1 载入网格体 |
59-60 |
|
6．3．2 装载效果文件以及绘制模型图像 |
60 |
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6．4 实现运动控制 |
60-63 |
|
第七章 结论与展望 |
63-65 |
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7．1 结论 |
63-64 |
|
7．2 展望 |
64-65 |
|
参考文献 |
65-68 |
|
致谢 |
68-69 |
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攻读研究生期间主要研究成果 |
69 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.378073 |
