| 【中文题名】 | 基于虚拟现实的机器人运动仿真系统研究与实现 |
| 【英文题名】 | Study on the Simulation System for Robert Motion Based on Virtual Reality Technology |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-10-13 |
| 【中关键词】 | 虚拟现实,纹理映射,三维建模,系统优化,运动仿真, |
| 【英关键词】 | Virtual Reality,Texture Mapping,3D Modeling,System Optimization,Motion Simulation, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机器人> |
| 【论文摘要】 | 虚拟现实技术是一门崭新的、具有广泛应用前景的多学科交叉技术。它集先进的计算机技术、图形图像技术、多媒体技术、仿真技术、传感测量技术于一体，可以生成一个可以使用户产生身临其境感觉的逼真虚拟环境。建立逼真的、具有强烈真实感的仿真环境是实现虚拟现实系统的基础，而三维建模则是虚拟环境构建的一种关键技术。
本文以实验室环境下的两个机器人的运动和目标跟踪过程为对象，研究并设计了一个以校园为场景的桌面虚拟现实仿真系统，成功地实现了机器人运动的仿真及校园部分环境的数字化和特效等功能。
首先，论文阐述了三维建模的基本理论和关键技术，对纹理映射法和粒子系统两种动态景物的建模方法进行了深入的研究；其次，建立了机器人及其运动场景的模型库，并对运动场景进行了渲染，深入研究了模型优化和系统优化的策略，从而提高了系统的渲染速度和实时性能；再次，开发了人机交互界面，通过Socket网络通信功能，建立机器人虚拟仿真端与运动捕捉端之间的通信联系，并传输机器人的运动信息；最后，利用实时仿真建模软件MultiGen Creator、场景驱动软件Vega和通过VC++与Vega的API编程，在图形工作站上实现了两个机器... |
| 【论文题纲】 |
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第1章 绪论 |
9-20 |
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1.1 课题研究的背景和意义 |
9 |
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1.2 虚拟现实技术简介 |
9-13 |
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1.2.1 虚拟现实概念 |
10-11 |
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1.2.2 虚拟现实系统的关键技术 |
11-12 |
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1.2.3 虚拟现实与视景仿真和三维动画的比较 |
12-13 |
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1.3 国内外研究动态 |
13-15 |
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1.3.1 国外研究现状 |
13-14 |
|
1.3.2 国内研究现状 |
14-15 |
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1.4 虚拟现实的应用领域和发展前景 |
15-18 |
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1.4.1 虚拟现实应用领域 |
15-17 |
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1.4.2 虚拟现实仿真的发展前景 |
17-18 |
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1.5 虚拟现实存在的问题 |
18-19 |
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1.6 课题的来源及研究内容 |
19-20 |
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第2章 基于虚拟现实的仿真建模技术 |
20-37 |
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2.1 虚拟仿真环境的建模技术 |
20-24 |
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2.1.1 几何建模 |
21-22 |
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2.1.2 运动建模 |
22-23 |
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2.1.3 物理建模 |
23 |
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2.1.4 对象行为建模 |
23-24 |
|
2.1.5 模型分割 |
24 |
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2.2 实时三维场景生成和优化技术 |
24-29 |
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2.2.1 可见性判定和消隐技术 |
25-26 |
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2.2.2 多细节层次(Levels Of Detail)技术 |
26-27 |
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2.2.3 实例(Instance)技术 |
27-29 |
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2.3 纹理映射(Texture Mapping)技术 |
29-33 |
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2.3.1 纹理映射的基本原理 |
30-31 |
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2.3.2 不透明纹理映射技术 |
31-32 |
|
2.3.3 透明纹理映射技术 |
32-33 |
|
2.3.4 纹理的拼接 |
33 |
|
2.4 动态景物的生成 |
33-36 |
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2.5 本章小结 |
36-37 |
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第3章 机器人三维虚拟场景建模 |
37-53 |
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3.1 MultiGen Creator建模技术 |
37-39 |
|
3.1.1 MultiGen Creator简介 |
37 |
|
3.1.2 OpenFlight模型数据库 |
37-39 |
|
3.2 机器人运动仿真系统建模流程和数据预处理 |
39-41 |
|
3.3 机器人运动仿真系统的建模 |
41-48 |
|
3.3.1 机器人运动场景建模 |
42-44 |
|
3.3.2 机器人运动场景中的实体建模 |
44-48 |
|
3.4 机器人运动仿真系统的模型数据库的优化 |
48-52 |
|
3.4.1 机器人仿真系统数据库层次结构的调整 |
49 |
|
3.4.2 模型多边形数量的减少 |
49-50 |
|
3.4.3 包围盒和剪裁面的使用 |
50-51 |
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3.4.4 实例技术和外部引用的应用 |
51-52 |
|
3.5 本章小结 |
52-53 |
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第4章 机器人运动虚拟场景渲染 |
53-61 |
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4.1 实时渲染软件Vega简介 |
53-54 |
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4.2 机器人运动仿真模型的实时渲染 |
54-56 |
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4.2.1 机器人运动仿真模型的渲染过程 |
54-55 |
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4.2.2 模型渲染过程的性能优化策略 |
55-56 |
|
4.3 机器人运动场景在Vega中的渲染实现 |
56-58 |
|
4.4 机器人运动中的碰撞检测 |
58-60 |
|
4.5 本章小结 |
60-61 |
|
第5章 机器人运动仿真系统的实现 |
61-71 |
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5.1 机器人运动仿真系统实现方案 |
61-62 |
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5.1.1 系统实现流程 |
61-62 |
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5.1.2 系统运行平台 |
62 |
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5.2 基于MFC的虚拟场景GUI实现 |
62-64 |
|
5.3 运动仿真在虚拟场景中的实现 |
64-70 |
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5.3.1 Socket简介 |
65-67 |
|
5.3.2 运动仿真实现 |
67-70 |
|
5.4 本章小结 |
70-71 |
|
结论 |
71-73 |
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参考文献 |
73-76 |
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攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
76-77 |
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致谢 |
77 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.380030 |
