自治水下機(jī)器人視景仿真技術(shù).pdf

1、水下機(jī)器人因其在水下方面的重要應(yīng)用已成為各個(gè)國家研究的重點(diǎn)，水下機(jī)器人的視景仿真技術(shù)在機(jī)器人的研究中具有重要的作用。本課題以國際水下機(jī)器人大賽為真實(shí)原型，以O(shè)PENGL為圖形接口，以VS2010為仿真平臺(tái)，設(shè)計(jì)開發(fā)了應(yīng)用于本比賽的虛擬視景仿真系統(tǒng)，真實(shí)的模擬了大賽的比賽流程。
　　本課題的主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，結(jié)合本課題設(shè)計(jì)開發(fā)的背景和國際無人水下機(jī)器人大賽的規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)，在仿真需求方面做一分析，然后構(gòu)建本仿真體系的整體

2、結(jié)構(gòu)，接著對仿真體系進(jìn)行模塊劃分和設(shè)計(jì)，最后總結(jié)出本仿真實(shí)現(xiàn)過程中需要克服的重難點(diǎn)。
　　其次，研究水下機(jī)器人視景仿真中涉及到的核心技術(shù)以及有關(guān)算法方面的設(shè)計(jì)，對機(jī)器人比賽中需完成的撞球任務(wù)加入碰撞檢測算法，該算法同時(shí)也用于避障，利用矢量運(yùn)算這一數(shù)值計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的位置解算，利用消隱和緩存技術(shù)確定仿真場景中物體相互之間的空間位置關(guān)系，使用紋理映射方法實(shí)現(xiàn)場景中對象的外觀圖片顯示。
　　再次，利用視點(diǎn)變換技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3、了單一視點(diǎn)、多視點(diǎn)、多角度、全方位的動(dòng)態(tài)觀察方法，設(shè)計(jì)了在比賽過程中可以任意切換視點(diǎn)進(jìn)行局部和全局觀察場景的方案。虛擬比賽環(huán)境下，將視點(diǎn)與機(jī)器人綁定，實(shí)現(xiàn)了場景漫游。
　　最后，以VC界面作為軟件開發(fā)平臺(tái)，結(jié)合OpenGL和3DMax三維建模工具編寫程序完成本機(jī)器人的虛擬仿真，并在仿真場景中添加特效，使得仿真界面更加逼真、流暢，更具吸引力。
　　仿真結(jié)果證實(shí)，本仿真體系界面實(shí)用，實(shí)現(xiàn)了本大賽的基本功能需求。仿真中采用常用的設(shè)