基于DirectX的四自由度机械臂虚拟现实技术的研究.pdfVIP

学兔兔 务l 匐 似 基于DirectX的四自由度机械臂虚拟现实技术的研究 4-DOF mechanicalarm virtualrealitytechnologyresearchbased on DirectX 郁 强，刘欣荣 YUQiang．LIUXin—rong (上海理工大学 机械工程学院，上海200093) 摘 要：近年来，机器人虚拟现实的研究与应用越来越广泛，研究虚拟现实技术对机器人模块化和提高 应用效率具有重要的意义。本文利用微软公司的DirectXSDK程序开发库对四自由度机械臂几 何建模、运动仿真以及通信系统三个方面的关键技术进行了研究。最后将理想的虚拟仿真结 果下载给实体机械臂，使其可靠的完成既定动作。 关键词：机器人 ；DirectX；运动学；运动仿真；通信系统 中图分类号：N33 文献标识码 ：A 文章编号：1009—0134(2014)01(I-)一0034—04 Doi：10．3969／i．issn．1009-0134．2014．O1(E)．11 0 引言 1 四自由度机械臂几何建模 三维设计 中，在商业领域 ，有3dSMax、 如 图1所示 ，4一DOF(“四 自由度 ”英文缩写) MAYA两 大 软 件 ¨；在 工 程 运 用 上 ，有 机械臂模型在Autodesk3dsMax2009环境下建 SolidWorks、Pro／E、UG及CATIA等专业建模工 立，与用于实体加工 的SolidWorks软件所建模型 具。它们分别都有各 自的设计标准和文件格式定 成等比例关系，主要是为了能够更加逼真的反应 义，在需要通过外部接 口控制某一特定模型时， 机械臂的运动情况。然后利用格式转换插件 (如 便遇到软件接 口以及通用性的问题 。微软公司 x86 PandaDirectXMaxExporter — — 6．2010．72．0)将模 (Microsoft~)的DirectX在解决这一 问题上起到 型的基座、四个关节和手爪分别转换为相应的X文 重要的作用，由其定义的x文件能够存储三维模型 件，以便后续读取X文件并将其显示出来，进而进 信息，而DirectXSDK开发库 中的相关函数允许通 行模拟运动仿真。 过C++语言的调用，对x文件 中的模型做一定程度 上的编辑 。所 以熟练掌握DirectX的使用方法，将 Direct3D与MFC应用程序框架相结合，可以使得3D 圈 _ 仿真技术在信息处理领域的运用变得更加方便 。 仅对虚拟模型运动控制进行研究是不够 的， 要想将虚拟与现实相结合 的话 ，还得对实体机械 ■ 蕊一 臂运动学进行分析，得出一些具体运动参数，将 其传递给虚拟模型，让虚拟模型按照要求进行运 图1 3dsMax建立机械臂模型 动仿真，修改运动参数就能改变仿真效果。在虚 拟模型达到期望的结果时，将其运动参数传递给 2 机械臂运动仿真程序构架的设计 下位机 (本文为DSP2