| 【中文题名】 | 基于Simulink的机器人虚拟现实仿真研究 |
| 【英文题名】 | Research on Virtual Reality Simulation of Robot Based on Simulink |
| 【学科专业】 | 机械电子工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | Simulink,机器人,虚拟现实,,, |
| 【英关键词】 | Simulink,Robot,Virtual Reality, |
| 【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】 |
机器人技术是当代科学技术中发展最为活跃的领域之一，也是一个国家科技水平的体现，它不断吸收科研中的最新成果充实到自己的领域中，同时也不断地推出更智能，更丰富多样的产品去满足人们生产和生活的需要。这种形式下传统的授课方式已经无法满足机器人技术对教学的要求，因此研制一种教学用机器人，作为机器人技术和机电一体化技术教学的工具，具有十分重要的现实意义。
本文以教学和实验目的为背景，设计了一种典型的小尺寸五自由度机器人。文中确定了机器人的总体结构方案，对机器人运动学进行了分析，推导出了运动学方程和正解、逆解的表达式。
本文采用虚拟现实技术实现机器人的运动学仿真。虚拟仿真中的模型采用间接导出的建模方法建立，即初始模型由Pro／E三维软件画出，然后利用“导出”功能把图形转化为虚拟现实中的模型。虚拟仿真的运动利用MATLAB的虚拟现实工具箱实现。通过接口技术，MATLAB／Simulink可以对虚拟现实世界进行可视化操作，控制虚拟模型在给定信号模式下和串口通信模式下实现仿真运动。
实验证明在机电一体化领域中，虚拟现实技术不仅能应用在产品前期的虚拟设计中，在产品的后期实验和应用中也可以发挥其优越... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-11 |
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第1章 绪论 |
11-23 |
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1.1 课题研究的背景及意义 |
11-12 |
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1.2 虚拟现实技术简介 |
12-16 |
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1.2.1 虚拟现实的概念 |
12-13 |
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1.2.2 虚拟现实系统的关键技术 |
13-14 |
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1.2.3 虚拟现实与视景仿真和三维动画的比较 |
14-15 |
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1.2.4 虚拟现实的功能及应用 |
15-16 |
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1.3 虚拟现实技术在国内外的发展及应用 |
16-20 |
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1.3.1 国外的发展状况 |
16-18 |
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1.3.2 我国的发展状况 |
18-20 |
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1.4 虚拟现实技术的优势及发展方向 |
20-22 |
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1.4.1 虚拟现实技术的优势 |
20-21 |
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1.4.2 虚拟现实技术未来的发展方向 |
21-22 |
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1.5 论文主要完成工作 |
22-23 |
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第2章 五自由度机器人总体方案设计 |
23-32 |
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2.1 引言 |
23 |
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2.2 机器人的设计要求 |
23 |
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2.3 机器人的总体结构方案 |
23-24 |
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2.4 机器人驱动方案设计 |
24-27 |
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2.4.1 驱动元件的选择 |
24-25 |
|
2.4.2 驱动方案的设计 |
25-27 |
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2.5 机器人运动空间分析 |
27-28 |
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2.6 机器人控制方案的设计 |
28-30 |
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2.6.1 总体控制方案确定 |
28-29 |
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2.6.2 软件系统的设计 |
29-30 |
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2.7 机器人仿真方案的设计 |
30-31 |
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2.8 本章小结 |
31-32 |
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第3章 五自由度机器人的运动学分析 |
32-49 |
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3.1 引言 |
32 |
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3.2 机器人正运动学分析 |
32-38 |
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3.2.1 连杆坐标系及连杆参数的确定 |
32-34 |
|
3.2.2 连杆变换和运动学方程 |
34-36 |
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3.2.3 机器人轨迹计算及验证 |
36-38 |
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3.3 机器人逆运动学分析 |
38-41 |
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3.4 机器人在摇摆台上运动学的分析 |
41-48 |
|
3.5 本章小结 |
48-49 |
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第4章 机器人虚拟现实仿真模型的构建 |
49-63 |
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4.1 引言 |
49 |
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4.2 MATLAB虚拟现实工具箱介绍 |
49-51 |
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4.2.1 虚拟现实工具箱 |
49-50 |
|
4.2.2 虚拟现实工具箱的应用接口 |
50-51 |
|
4.3 虚拟现实仿真模型的建立 |
51-60 |
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4.3.1 虚拟现实几何建模 |
51-54 |
|
4.3.2 VRML文件的编辑 |
54-59 |
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4.3.3 虚拟现实模型与Simulink的接口 |
59-60 |
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4.4 视点的设置 |
60-62 |
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4.5 本章小结 |
62-63 |
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第5章 机器人虚拟现实仿真交互的实现 |
63-77 |
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5.1 引言 |
63 |
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5.2 固定轨迹时仿真模型运动的实现 |
63-68 |
|
5.3 串口通信模式下仿真模型运动的实现 |
68-75 |
|
5.3.1 MATLAB环境下串口通信技术 |
69-70 |
|
5.3.2 中断方式下的实时串行通信编程 |
70-74 |
|
5.3.3 查询方式下的串行通信编程 |
74-75 |
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5.4 本章小结 |
75-77 |
|
结论 |
77-79 |
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参考文献 |
79-83 |
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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 |
83-84 |
|
致谢 |
84 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.384686 |
