基于VRML的三自由度機器人替身模型及其應用的研究.pdf

1、隨著替身理論的提出以及人體建模技術的發(fā)展，人類開始逐漸融入到虛擬的環(huán)境之中，利用其三維替身與虛擬環(huán)境進行交互。 本文在研究H.anim替身模型標準的基礎上，將替身概念擴展至機器人研究領域。以三自由度柔性機器人為研究對象，利用VRML技術，在虛擬的環(huán)境中建立機器人替身模型，使其具有同人體替身模型同等的地位，代替真實的機器人成為虛擬環(huán)境中的主體。 通過對比人體模型與三自由度柔性機器人替身模型之間結構上的相似之處，采用建立人體

2、替身模型常用的多關節(jié)體建模方式。同時利用VRML空間坐標的變換層系來建立分層關節(jié)點嵌套的三自由度柔性機器人替身模型。 機器人替身概念的提出，使得虛擬仿真環(huán)境中的機器人替身模型從虛擬的環(huán)境中分出來，它不再只是虛擬環(huán)境的一個組成部分，而是獨立的存在主體。而其替身作為虛擬環(huán)境的主體，與處于虛擬環(huán)境之外的用戶的信息交流，則是通過用戶與機器人替身之間的交互實現(xiàn)的。但VRML本身的交互能力比較弱，本文在對基于VRML的交互技術進行探討之后，

3、利用．Java編程語言擴展VRML的交互能力以實現(xiàn)較為復雜的交互形式。根據(jù)機器人的結構特點推導出其各個連桿之間的運動約束方程，并通過EAI實現(xiàn)了對機器人替身運動的控制。 將機器人替身運用到基于Web的機器人遙操作系統(tǒng)中，是替身理論在機器人研究領域的一個具體的實例。一方面，將機器人替身運用在遙操作的視覺反饋系統(tǒng)中，建立虛擬仿真環(huán)境中機器人的三維替身模型，使其能即時的反饋機器人的動作位姿，并根據(jù)實際的遠程機器人控制系統(tǒng)發(fā)出的信息實時

4、的驅(qū)動虛擬場景內(nèi)機器人替身進行連續(xù)的運動。由于用遠端機器人運動產(chǎn)生的位姿信息代替了大量的圖像信息，而這種狀念信息容量極小，在傳輸過程中幾乎不可能產(chǎn)生延遲，從而保證了視覺反饋的實時性與顯示效果的連續(xù)流暢。 另一方面，利用虛擬的仿真環(huán)境以及機器人替身模型，可以實現(xiàn)對遠程實際機器人的控制。操作用戶在實際發(fā)送操作指令前可以通過控制虛擬環(huán)境中的機器人替身，預覽其運動效果，以便作出進一步的判斷。通過對機器人替身的運動模擬實現(xiàn)對遠程實際機器人