基于VRML的虚拟设备仿真与控制

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本文针对虚拟现实技术在生产监控方面的应用,对虚拟设备的仿真与模型控制进行了深入的研究,开发了基于VRML(虚拟现实建模语言Virtual Reality Modeling Language)的虚拟设备仿真与控制系统,系统实现了设备的快速三维构型及设备模型的控制等功能。主要研究内容包括: 第一、研究基于VRML 虚拟设备的仿真与控制,设计了基于VRML 的虚拟设备仿真与控制系统的总体构架,分析了系统的各实现模块。第二、研究基于VRML 虚拟设备的构型与仿真,提出了一种虚拟设备构型与仿真的新方法。该方法将机器人连杆造型与连杆之间的相互位姿关系分离,由VRML 模型控制节点控制各连杆的位姿,以实现机器人的构型及仿真。文中分析了VRML 坐标系与传统机器人连杆坐标系之间在坐标轴规定方法上的区别,建立了与VRML 坐标系一致的机器人连杆坐标系,推导出与之对应的连杆变换矩阵,并说明了机器人造型及仿真的VRML 实现方法。第三、研究基于VRML 的设备模型的语言控制,设计出基于VRML 设备模型的运动控制指令,实现了设备模型语言控制的基本功能。第四、研究基于VRML 的设备模型的虚拟示教控制,提出了一种设备模型的鼠标示教控制新方法。该方法将鼠标作为示教工具,借助文中扩展的VRML 三维移动和转动传感器节点,实现了设备模型末端执行器随鼠标运动的示教功能。同时,结合在示教过程中设置和编辑的示教点,生成示教程序,并通过加载示教程序再现示教运动。基于VRML 的虚拟设备的仿真与控制系统将VRML 与设备仿真与控制技术相结合,充分利用VRML 的造型简单及控制交互性强的特点,实现车间设备模型的构型仿真与控制。该系统的实现对虚拟现实应用于工业监控领域具有重要意义。
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