作为机器人研究中的重要方面,机器人仿真技术始终是机器人领域的热点之一。机器人仿真综合了机器人、自动控制、计算机图形仿真、软件工程、网络通讯等多种技术,目前已广泛应用于机器人运动学、动力学分析与综合、轨迹规划、机器人与工作环境的相互作用、离线编程等领域。机器人仿真系统为机器人系统的前期设计、后期验证提供了平台,利用机器人仿真实验替代实体机器人实验,能够有效避免机器人可能出现的硬件损伤,并提高工作效率。 本文在分析了许多国内外仿真软件的发展现状,并阅读了大量相关文献后,将“可配置”的概念引入到多机器人三维仿真系统中。所谓“可配置”是指用户可以根据需求自行配置多机器人三维仿真系统的模块,也就是多机器人仿真系统中的模块可由用户进行组合使用,或与真实机器人遥操作系统进行连接,辅助真实系统的研究。 为了实现多机器人三维仿真系统的“可配置”,将仿真系统以模块化的方式进行设计,模块的划分严格按照真实机器人遥操作系统进行,分为人机交互模块、控制模块；仿真机器人模块,各模块可与真实遥操作系统中的模块相互替代,组成一套完整的机器人遥操作系统。系统响应用户指令的输入,并通过各种方式的解析,最终执行指令控制机器人运动。 本文基于“可配置”的设计理念和模块化的设计思路,利用各种相关技术实现了一套可配置的多机器人三维仿真系统。可配置的多机器人三维仿真系统实现了友好的人机界面,允许用户以各种输入方式进行命令的输入,并利用机器人学中正逆运动学、雅克比矩阵实现了对各种形式的用户指令的解析,并通过关节限位、避碰检测,最终驱动机器人关节进行运动。多机器人三维仿真系统利用Managed Direct3D三维仿真技术实现了相似度很高的仿真机器人,并通过响应关节值进行运动,形成一个动态的机器人三维场景。 辅助机器人教学和多机器人的仿真实验是可配置的多机器人三维仿真系统的典型应用之一。在机器人教学中可利用三维仿真技术生动地再现D-H表示法、轨迹规划等机器人学中的重要概念,优化教学效果。多机器人三维仿真系统还被用于竞争型网络机器人系统Tele-Lightsaber中进行算法的预设计,并与Tele-Lightsaber实际系统相连接,辅助实验的开展,完成对实验的前期预设计和后期验证。