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随着空间技术的发展和人类太空活动的增加,对空间机器人的技术要求越来越高,其中空间机器人的遥操作技术是主要研究内容之一。时间延迟是空间机器人遥操作系统中存在的最主要问题之一,他使得连续遥操作闭环反馈控制系统变得不稳定。目前解决这个问题的主要办法是采用虚拟现实技术,即通过对虚拟机器人进行编程,在遥操作指令发出以前先进行预测仿真,观察预测机器人在该指令下的执行效果,并根据仿真结果控制实际机器人运动,避免时延对机器人遥操作的影响。 虚拟现实技术中最主要的部分就是包含视觉信息的三维图形仿真。仿真的主要目的有两个:一是预测显示,即虚拟机器人通过运行仿真的操作指令来显示机器人的运动轨迹。二是对实际机器人的状态信息进行显示,监控实际机器人的运动。 本文基于模型—视图—控制器(MVC,Model-View-Controller)的设计模式,首先利用Java语言建立仿真系统的用户交互界面,同时利用Java3D图形库建立机器人的虚拟工作环境。然后虚拟建模语言(VRML,VirtualRealityModelingLanguage)与3dsMAX相结合的方式对现有Pro/E模型进行处理并导入到Java3D环境中进行控制,同时利用Java3D自带的碰撞检测类对模型进行了初步的碰撞检测,最后增加了多视角浏览功能,使操作者可以任意改变视角,能够获得更多的视觉信息,并采用用户数据报协议(UDP,UserDatagramProtocol)和传输控制协议(TCP,TransmissionControlProtocol)的网络通信方式实现数据的网络传输。 本文最终建立了具有网络传输功能的三维仿真系统,为解决遥操作的时延问题提供了有效方法;该系统采用“模型-视图-控制器”构架、具有良好的可扩展性和复用性。