伴隨著空間機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展,空間站機(jī)械臂已經(jīng)能夠以較高的靈活性輔助甚至代替航天員去執(zhí)行一些精密的、復(fù)雜的、危險(xiǎn)的任務(wù),大大降低了航天員出艙執(zhí)行任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn),減輕了航天員的工作壓力,提高了太空探索活動(dòng)的效率。然而,隨著空間機(jī)械臂的在軌任務(wù)越來(lái)越復(fù)雜,其工作任務(wù)難以完全通過(guò)地面實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。因此,研究具有安全、便捷、低成本特點(diǎn)的機(jī)器人仿真技術(shù),實(shí)現(xiàn)在虛擬環(huán)境中對(duì)機(jī)械臂在軌任務(wù)進(jìn)行仿真,具有重要應(yīng)用前景。針對(duì)我國(guó)空間站機(jī)械臂在軌工作任務(wù)需求,本文開發(fā)了空間站機(jī)械臂仿真軟件,實(shí)現(xiàn)了空間站機(jī)械臂的三維可視化和任務(wù)仿真功能。重點(diǎn)開展了空間站機(jī)械臂的可重構(gòu)虛擬圖形建模方法和碰撞檢測(cè)方法的研究,并進(jìn)行了典型空間站機(jī)械臂任務(wù)仿真驗(yàn)證。主要內(nèi)容如下:首先,開發(fā)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的空間站機(jī)械臂任務(wù)仿真軟件。在分析了機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)上,建立了三維可視化虛擬場(chǎng)景,設(shè)計(jì)了人機(jī)交互界面,實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間站機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)仿真,提供給使用者以逼真的視覺(jué)臨場(chǎng)感,并對(duì)機(jī)械臂的預(yù)編程控制、手動(dòng)控制及參數(shù)控制等基本運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。其次,研究可重構(gòu)虛擬圖形建模方法,適應(yīng)未知?jiǎng)討B(tài)環(huán)境下的復(fù)雜任務(wù)仿真的模型需求,具有高度靈活性。提出了...

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的意義
    1.2 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的機(jī)器人仿真的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 可重構(gòu)虛擬圖形建模的研究現(xiàn)狀
    1.4 碰撞檢測(cè)算法的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 基于時(shí)間域的碰撞檢測(cè)算法
        1.4.2 基于空間域的碰撞檢測(cè)算法
        1.4.3 碰撞檢測(cè)研究現(xiàn)狀分析
    1.5 課題來(lái)源以及主要研究?jī)?nèi)容
第2章 空間站機(jī)械臂任務(wù)仿真框架的設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
        2.2.1 機(jī)械臂正運(yùn)動(dòng)學(xué)
        2.2.2 機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)
    2.3 仿真軟件的設(shè)計(jì)
        2.3.1 三維可視化虛擬場(chǎng)景的搭建
        2.3.2 人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)
    2.4 仿真軟件的基本功能驗(yàn)證
        2.4.1 模型顯示功能驗(yàn)證
        2.4.2 預(yù)編程運(yùn)動(dòng)功能驗(yàn)證
        2.4.3 手動(dòng)控制功能驗(yàn)證
        2.4.4 參數(shù)控制功能驗(yàn)證
    2.5 本章小結(jié)
第3章 可重構(gòu)虛擬圖形建模方法
    3.1 引言
    3.2 基于Open Inventor的圖形場(chǎng)景的創(chuàng)建
        3.2.1 創(chuàng)建圖形場(chǎng)景的工具和原理
        3.2.2 圖形場(chǎng)景的創(chuàng)建過(guò)程
    3.3 可重構(gòu)虛擬圖形建模
        3.3.1 可重構(gòu)虛擬圖形建模的流程
        3.3.2 動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配
        3.3.3 模型的添加
        3.3.4 模型的刪除
        3.3.5 模型的移動(dòng)
    3.4 本章小結(jié)
第4章 空間站機(jī)械臂碰撞檢測(cè)算法
    4.1 引言
    4.2 碰撞檢測(cè)的準(zhǔn)備工作
        4.2.1 碰撞對(duì)的簡(jiǎn)化
        4.2.2 包圍盒的構(gòu)建
    4.3 碰撞檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 GJK碰撞檢測(cè)算法
        4.3.2 碰撞檢測(cè)的仿真結(jié)果
        4.3.3 碰撞檢測(cè)效果的評(píng)價(jià)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 空間站機(jī)械臂任務(wù)仿真
    5.1 引言
    5.2 貨盤搬運(yùn)典型任務(wù)簡(jiǎn)述
        5.2.1 貨盤搬運(yùn)任務(wù)
        5.2.2 路徑點(diǎn)的選取
        5.2.3 路徑規(guī)劃方法
    5.3 貨盤搬運(yùn)典型任務(wù)仿真驗(yàn)證
        5.3.1 可重構(gòu)虛擬圖形建模方法的驗(yàn)證
        5.3.2 空間站機(jī)械臂碰撞檢測(cè)方法的驗(yàn)證
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄
    附錄1 空間站機(jī)械臂仿真框架設(shè)計(jì)核心代碼
    附錄2 可重構(gòu)虛擬圖形建模方法核心代碼
    附錄3 空間站機(jī)械臂碰撞檢測(cè)核心代碼
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號(hào)：3837025