基于Opengl和SolidWorks的遥操作工程机器人建模与仿真.pdf

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1、第12期机械设计与制造2012年12月MachineryDesign&Manufacture157文章编号：1001—3997(2012)12-0157—03基于Opengl和SolidWorks的遥操作工程机器人建模与仿真术黄志锋李笑秦辉明(广东工业大学机电_T程学院，广州510006)ModelingandSimulationofTele—．0peratedConstructionRobotBasedon0pengIandSolidWorksHUANGZhi—feng，LIXiao，QINHui

2、—ruing(FacultyofElectromechanicalEngineering，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China)【摘要】为了提高虚拟环境真实性及降低开发难度，针对工程机器人的结构和运动特点，采用Opengl函数建模和SolidWorks建模的混合建模方法以及Denavit—Hartenberg(D—H)表示法对虚拟工程机器人进行了几何建模和运动学建模。实验结果表明：虚拟仿真系统仿真效果良好，所采用的建模方法不仅满足

3、了虚拟工程机器人建模逼真的要求，且缩短了开发周期，对具有类似结构的机器人建模有参考作用。关键词：Opengl；工程机器人；虚拟现实；运动学；建模【Abstract】Toimprovetherealnessofthevirtualenvironmentandreducedevelopingdcuhy,ac—cordingtothestructuralandkinematiccharacteristicsofconstructionrobot,thehybridmodelingmethodofcombi

4、ningOpenglfunctionmodelingwithSolidworkssoftwaremodelingalongwiththeDenavit-Hartenberg(D—H)methodareinvestigatedandappliedtothegeometricmodelingandthekinematicsmodelingofthevirtualconstructionrobot．Theexperimentalresultsdemonstratethatthevirtualsimulat

5、ionsystemhasgoodsimulationresults．Themodelingmethodinvestigatednotonlymeetstherealisticrequirementofvirtualcon-structionrobotmodeling，butshortensthedevelopmentcycle，andalsohassomereferencetotherobotmodelingwithsimilarstructure．KeyWords：Opengl；Construct

6、ionRobot；VirtualReality；Kinematics；Modeling中图分类号：TH16；TP24；TP391．9文献标识码：A1引言2虚拟工程机器人的几何建模随着虚拟现实技术的兴起，很多学者在遥操作机器人中使为了保证工程机器人与虚拟工程机器人动作轨迹的一致用基于虚拟现实的预测显示技术Il，而虚拟环境的逼真程度直接性，二者各部分之间的尺寸比例应相同。由于需控制虚拟工程机关系到预测显示技术的效果，所以虚拟环境的准确构建对遥操作器人运动，故可按工程机器人运动睛况将其拆分成若干部分，对作

7、业的成功完成至关重要t31。各部分分别建模。对虚拟环境的建模主要包括几何建模和运动学建模。目前，工程机器人由机身、手臂、机械手三部分组成。手臂是由四机器人运动学建模多采用Denavit—Hartenberg(D—H)表示法，个液压缸分别与相邻连杆构成的闭环式连杆机构，机械手通过四方法建模简单，适用范围广。几何建模主要有两种方法：一种是调个伺服液压缸的伸长缩短进行抓取物体运动，结构复杂，建模难用三维图形库函数，用计算机语言编程建模。该方法有利于闭环度大。式连杆机构模型的运动控制，但无法表达复杂的物体，

8、开发难度针对工程机器人的结构和运动特点，采用Opengl函数建模大，仿真效果差，适用于简单建模。另一种是利用三维建模软件和SolidWorks建模的混合建模方法对工程机器人进行几何建作为支撑来实现。该方法易实现复杂物体的精确几何建模，移植模，其中液压缸用Opengl函数建模法建模，其余各部分用性好，建模效率高。在用于构建虚拟仿真系统的几种图形工具SolidWorks建模法建模。该混合建模方法既能提高建模效率，又中，Opengl图形库功能强大、效率高、移植性好，且独立于