本文關(guān)鍵詞：通用多關(guān)節(jié)機(jī)械臂半物理仿真平臺(tái)研究

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【摘要】：由于半物理仿真可以顯著的降低系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本,提高開(kāi)發(fā)效率,因而其應(yīng)用日趨廣泛,但是目前國(guó)內(nèi)已有的研究大多數(shù)都是在國(guó)外半物理仿真平臺(tái)下搭建起來(lái)的,基于此類的半物理仿真系統(tǒng)沒(méi)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),難以進(jìn)行擴(kuò)展開(kāi)發(fā)。為此,本文設(shè)計(jì)了完全自主的低成本多關(guān)節(jié)機(jī)械臂半物理仿真平臺(tái)的架構(gòu),確定了各子系統(tǒng)的功能以及相互間的數(shù)據(jù)交換模型。主要完成了以下方面的工作:1)提出了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的半物理仿真平臺(tái)的整體架構(gòu),分析了各個(gè)模塊之間的交互關(guān)系。2)以人類手臂的運(yùn)動(dòng)為研究對(duì)象,完成了5個(gè)自由度多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的三維機(jī)械虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì),對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模與分析。最后完成了實(shí)物樣機(jī)并進(jìn)行了初步的測(cè)試。3)在動(dòng)力學(xué)仿真軟件中建立了多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)虛擬樣機(jī),確定了數(shù)值求解算法,并實(shí)現(xiàn)了該動(dòng)力學(xué)模型C代碼的輸出,進(jìn)而封裝成了可以移植通用的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。4)基于3D引擎,完成了半物理仿真后處理中的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了任意動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)的連續(xù)虛擬運(yùn)動(dòng)展示。經(jīng)過(guò)基本測(cè)試,所設(shè)計(jì)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)半物理仿真平臺(tái)的各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)運(yùn)行正常,為平臺(tái)的后續(xù)發(fā)展提供了較好的支撐。
【關(guān)鍵詞】：半物理仿真 虛擬現(xiàn)實(shí) 多關(guān)節(jié)機(jī)械臂 動(dòng)力學(xué)模型
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP241
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 半物理仿真平臺(tái)發(fā)展9-11
• 1.2.1 半物理仿真架構(gòu)分析9-10
• 1.2.2 半物理仿真平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用10-11
• 1.3 論文主要內(nèi)容和章節(jié)安排11-13
• 1.3.1 本文主要研究?jī)?nèi)容11-12
• 1.3.2 論文章節(jié)安排12-13
• 第二章 半物理仿真的總體框架13-19
• 2.1 半物理仿真平臺(tái)的提出13-14
• 2.2 半物理仿真平臺(tái)的組成14-15
• 2.3 半物理仿真平臺(tái)交互過(guò)程15-16
• 2.4 半物理仿真平臺(tái)后處理16-17
• 2.5 人機(jī)交互模塊17-18
• 2.6 本章小結(jié)18-19
• 第三章 多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-29
• 3.1 概述19-20
• 3.2 總體方案20-22
• 3.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)20
• 3.2.2 設(shè)計(jì)思路20-22
• 3.3 模型設(shè)計(jì)22
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22
• 3.3.2 結(jié)構(gòu)尺寸分析22
• 3.4 電機(jī)選擇22-25
• 3.4.1 各關(guān)節(jié)力矩估算23-24
• 3.4.2 電機(jī)型號(hào)選擇24-25
• 3.5 傳動(dòng)方式選擇25-26
• 3.6 多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的建模26-28
• 3.6.1 軟件介紹26
• 3.6.2 模型建立26-28
• 3.7 本章小結(jié)28-29
• 第四章 動(dòng)力學(xué)模型的嵌入29-45
• 4.1 機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析29-30
• 4.2 建立虛擬樣機(jī)30-40
• 4.2.1 虛擬樣機(jī)開(kāi)發(fā)30-31
• 4.2.2 受控機(jī)械臂的建立31-35
• 4.2.3 多關(guān)節(jié)機(jī)械臂整體建模35-37
• 4.2.4 仿真結(jié)果分析37-40
• 4.3 C代碼的生成與編譯40-43
• 4.3.1 C代碼生成40
• 4.3.2 C代碼編譯40-43
• 4.4 在VC++中生成DLL文件43-44
• 4.4.1 DLL概述43
• 4.4.2 VC++生成DLL類型43-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第五章 后處理模塊虛擬現(xiàn)實(shí)展示45-59
• 5.1 設(shè)計(jì)思路45-46
• 5.2 后處理模塊開(kāi)發(fā)46-48
• 5.2.1 后處理模塊在半物理仿真的優(yōu)勢(shì)46-47
• 5.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)流程47-48
• 5.3 虛擬模型建立48-52
• 5.3.1 模型導(dǎo)入48-50
• 5.3.2 模型父子關(guān)系調(diào)整50-51
• 5.3.3 模型關(guān)節(jié)標(biāo)記及預(yù)設(shè)體制作51-52
• 5.4 運(yùn)動(dòng)腳本的開(kāi)發(fā)52-55
• 5.5 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的顯示55-56
• 5.6 后處理模塊發(fā)布56-58
• 5.7 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論與展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 附錄65-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果72-73
• 致謝73

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