基于OpenGL的四关节机械手运动仿真系统设计.pdf

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1、第27卷第6期2014年”月机电产品开簋与剀崭Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsV01．27．No．6Nov．，2014基于OpenGL的四关节机械手运动仿真系统设计李小霞1，殷红梅2，许云飞1(1．江苏食品药品职业技术学院，江苏淮安223003；2．淮安信息职业技术学院，江苏淮安223003)摘要：针对不易直观验证机械手逆运动学的正确性和运动路径规划的优劣性的问题．设计了一套四关节机械手运动仿真系统。在集成了OpenGL图形标准库的VisualC+

2、+6．0开发平台中．采用MVC程序设计构架，首先基于四关节机械手的D—H参数建立仿真模型。然后根据运动仿真系统的功能需求设计用户界面。最后用逆运动学和运动路径规划算法控制用户界面状态显示．从而达到直观比较算法可行性和优劣性的目的。关键词：机械手；运动仿真；OpenGL中图分类号：TP391文献标识码：Adoi：10．3969／i．issn．1002—6673．2014．06．035DesignofFour-joint-manipulatorMotionSimulationSystemBasedonOpenGLLIXia

3、o-Xial，y，ⅣHong-Mei2，XUYun-Feil(1．JiangsuFood&PharmaceuticalScienceCollege，HuaianJiangsu223003，China；2．HuaianCollegeofInformationTechnology，HuaianJiangsu223003，China)Abstract：Four-joint——manipulatormotionsimulationsystemwasdesignedfortheproblemthatthecorrectnesso

4、ftheinversekinematicsandthemeritsofthepathplanningweredifficulttObevisualvalidation．ThesimulationsystemwasdesignedundervisualC++6．0developmentplatformintheintegratedOpenGLgraphicsstandardlibrary，andMVC缸,Tleworkistakenintheprogramdesign．First，thesimulationmodelWa

5、SestablishedaccordingtotheD—Hparametersoffour-joint—manipulator．Second，theuserinterfacewasdesignedonthebasisofthefunctionrequirementsofthemotionsimulationsystem．Then，dependingoninvemekinematicsandpathplanningalgorithnregulatedthesta-tusdisphyofuserinterface．Fina

6、lly，achievedthepurposeofintuitivelycomparedthefeasibilityandmeritsofthealgori血m．Keywords：manipulator；motionsimulation；OpenGL0引言三维运动仿真技术在机械手的研究中发挥着重要作用。李松坡、余泳昌等人通过Pro厄对栽植机构进行三维建模，并将模型导人ADAMS机械系统仿真软件对其进行运动学及动力学仿真分析川。为实现计算机仿真四关节机械手(自主研发的NGR01型机械手)逆运动学求解及其运动路径规划，本文基

7、于MFC基本库类，在VC++l编程环境中调用OpenGL图形库设计运动仿真系统。此运动仿真系统完全独立于视窗和操作系统之上，不再另外需要其他的运行环境，具有良好的移植性和可扩展性。——修稿日期：2014—11—05项目来源：淮安市科技项目(SNl3064)作者简介：李小霞(1987-)，女，江苏淮安人，工学硕士，助教。研f究领域：机器人技术、先进制造技术。1运动仿真系统设计构架创建一个良好合适的系统构架对于保障软件开发的可行性、开发成本和软件质量都是非常重要的。针对四关节机械手的运动仿真系统．软件的设计模式借用Java

8、开发中的MVC(Modle、View、Controller)的概念，即仿真模型一用户界面一控件功能的开发模式。2运动仿真系统设计环节2．1仿真模型模型表示原始数据及其组合规则。模型是软件所处理逻辑的内在抽象，封装了问题的核心数据、逻辑和功能的计算关系，它独立于具体的界面表达和I／0操作。四关节机械手的仿真模型即其连杆D—H参数．如