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随着当今世界的技术的进步,机器人在很多情况下代替了人在远端作业,特别是一些危险的工作环境。机器人的虚拟仿真技术应运而生,其使得操作者在遥操作中对远端的工作环境有了虚拟的临场感,从而辅助了操作者更好的完成任务。虚拟夹具是在机器人虚拟仿真系统上提出的,来更好的辅助操作者和提高机器人的工作效率和安全性。目前国内外很多研究的虚拟夹具都是预先建模的,本文提出并且实现了具有动态性的虚拟夹具。
本文在实验室原有的遥操作系统基础上了,增加了具有动态虚拟夹具的虚拟仿真系统。系统包括了机器人和仿真环境建模、动态虚拟夹具、机器人导引控制、机器人运动模型控制计算等几个功能模块。使用本系统,操作者可以在虚拟仿真系统中建立动态性的虚拟夹具,通过虚拟夹具的辅助导引作用,来控制遥操作中的远端的机器人。
本文以移动机器人和机器人手臂作为实验对象,对本文实现的动态虚拟夹具的有效性、导引控制算法、预测碰撞检测技术等功能进行了验证。应用了这些功能的遥操作虚拟仿真系统顺利的完成了任务。本文具有的动态虚拟夹具功能的虚拟仿真系统经过了验证,提高的了操作机器人的作业效率和安全性,减少了操作者的误操作和提高临场感、更好的辅助了操作者完成任务。而且本文所实现的导引控制算法能够有效的较少每次任务所需的移动距离和姿态调整次数。