基于ROS的機(jī)器人三維仿真平臺設(shè)計與研究.pdf

1、隨著機(jī)器人越來越智能化，機(jī)器人領(lǐng)域的研究正變得越來越復(fù)雜。因此機(jī)器人仿真技術(shù)對代碼的模塊化和復(fù)用性也提出了越來越高的要求。ROS(Robot Operating System)作為一個開源的分布式架構(gòu)的機(jī)器人操作系統(tǒng)為上述要求提供了可能。本文基于ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)開發(fā)了一種模塊化可重用分布式的機(jī)器人三維仿真平臺，此仿真平臺能夠與ROS進(jìn)行集成，充分利用ROS中的軟件資源，且具有可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性、通用性以及代碼可重用性的特點(diǎn)。
　

2、　本文首先分析了ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制，然后基于ROS的分布式架構(gòu)設(shè)計了三維仿真平臺的C/S框架。在C/S結(jié)構(gòu)中，服務(wù)器提供物理引擎和模型搭建的功能，三維顯示客戶端用于對場景進(jìn)行渲染和顯示，ROS節(jié)點(diǎn)客戶端則用于對場景中的機(jī)器人進(jìn)行控制。
　　其次本文對仿真平臺三維顯示的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，并提出相應(yīng)的優(yōu)化算法。為了提高仿真平臺三維顯示的速度，本文使用了基于光線投射算法和OBB層次包圍盒的實(shí)時消隱算法。實(shí)驗(yàn)顯示此方法

3、相比于光線投射算法速度有明顯的提升。
　　然后根據(jù)平臺的設(shè)計思想和框架結(jié)構(gòu)，本文在服務(wù)器中引入了Bullet物理引擎、實(shí)現(xiàn)了相機(jī)和激光傳感器、解析和存儲了URDF模型文件;在三維顯示客戶端中使用OGRE渲染引擎對場景進(jìn)行渲染;基于Protocol Buffer和TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器和客戶端之間的消息通信。
　　最后本文對機(jī)器人三維仿真平臺進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和性能分析。分別進(jìn)行了KUKAyoubot移動機(jī)械臂實(shí)驗(yàn)、基于