機(jī)器人虛擬裝配建模與路徑規(guī)劃技術(shù)研究.pdf

1、隨著教育機(jī)器人在教育教學(xué)實(shí)踐中的推廣和普及，面向教育的虛擬機(jī)器人研究受到的關(guān)注也越來越多，然而目前對虛擬教育機(jī)器人的研究多集中在圖形化編程和物理仿真階段，忽略了機(jī)器人仿真的第一步機(jī)器人拼裝過程，使虛擬機(jī)器人的研究停留在程序控制上，缺少對虛擬交互中操作流程的研究。少有的一些仿真軟件缺乏真實(shí)感和交互性，且擴(kuò)展性差，操作模式固定，限制了開發(fā)創(chuàng)新，不利于教學(xué)實(shí)踐的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
　　本文正是針對上述問題，將虛擬裝配引入機(jī)器人拼裝，把虛擬裝配中

2、的建模與路徑規(guī)劃技術(shù)作為主要的研究對象進(jìn)行了詳細(xì)的研究。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　本文首先探討了虛擬裝配環(huán)境中零件模型應(yīng)具備的信息，研究如何構(gòu)建零件模型，將機(jī)器人模型看作一個完整的裝配體，改進(jìn)了面向交互的層次裝配模型，使得機(jī)器人模型數(shù)據(jù)操作管理與零部件間裝配關(guān)系層次清晰分明。并對虛擬環(huán)境中的零部件定位技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)研究，采用四元數(shù)表述零部件位姿旋轉(zhuǎn)，提出一種基于位姿平面的快速位姿捕捉算法，輔助用戶在虛擬環(huán)境中快速進(jìn)行位姿變換。然

3、后在深入分析機(jī)器人拼裝中零件間裝配關(guān)系的基礎(chǔ)上，結(jié)合拼裝過程中存在的四種裝配約束關(guān)系對裝配約束技術(shù)原理進(jìn)行了詳細(xì)的討論和研究，提出了一種基于層次約束識別以實(shí)現(xiàn)裝配引導(dǎo)下零部件精確定位的算法。探索了裝配路徑規(guī)劃中碰撞檢測的問題，采用由初步檢測、中間檢測、精確檢測組成的三級碰撞檢測，并依次將檢測映射到層次模型的零件層、特征面層、幾何體層，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時、快速、精確的碰撞檢測。
　　本文在開發(fā)BDS虛擬機(jī)器人系統(tǒng)過程中，采用本文提出的2個算