随着机器人越来越智能化,机器人领域的研究正变得越来越复杂。因此机器人仿真技术对代码的模块化和复用性也提出了越来越高的要求。ROS(Robot Operating System)作为一个开源的分布式架构的机器人操作系统为上述要求提供了可能。本文基于ROS机器人操作系统开发了一种模块化可重用分布式的机器人三维仿真平台,此仿真平台能够与ROS进行集成,充分利用ROS中的软件资源,且具有可扩展性、稳定性、通用性以及代码可重用性的特点。本文首先分析了ROS机器人操作系统的结构和运行机制,然后基于ROS的分布式架构设计了三维仿真平台的C/S框架。在C/S结构中,服务器提供物理引擎和模型搭建的功能,三维显示客户端用于对场景进行渲染和显示,ROS节点客户端则用于对场景中的机器人进行控制。其次本文对仿真平台三维显示的关键技术进行了研究,并提出相应的优化算法。为了提高仿真平台三维显示的速度,本文使用了基于光线投射算法和OBB层次包围盒的实时消隐算法。实验显示此方法相比于光线投射算法速度有明显的提升。然后根据平台的设计思想和框架结构,本文在服务器中引入了Bullet物理引擎、实现了相机和激光传感器、解析和存储了URDF模型文件；在三维显示客户端中使用OGRE渲染引擎对场景进行渲染；基于Protocol Buffer和TCP/IP协议实现了服务器和客户端之间的消息通信。最后本文对机器人三维仿真平台进行了仿真实验验证和性能分析。分别进行了KUKA youbot移动机械臂实验、基于双目视觉的三维重建实验、轮式足球机器人分布式仿真实验,分析了仿真平台的仿真可信度、实时性、消息传输误码率、与ROS的集成等,验证了仿真平台的可靠性、实用性和设计的合理性。