OpenGL驱动的工业机器人运动仿真系统进展与未来改进

本篇硕士学位论文深入探讨了基于OpenGL的工业机器人运动仿真系统设计与实现。作者凌家良在软件工程专业背景下，针对工业机器人在现代制造业中的关键地位，研究了如何利用计算机图形技术进行机器人运动学仿真，以提高实际生产中的效率和安全性。 论文首先回顾了工业机器人及其仿真技术的发展历程，重点介绍了机器人连杆坐标系和运动学理论，包括正向运动学（描述机器人从关节角度到末端执行器位置的转换）以及反向运动学（反之亦然，确定关节角度所需的末端位置）。通过对机器人运动学的深入分析，论文进一步探讨了轨迹规划，特别是在五次多项式插值的基础上，扩展了包含多个途经点和抛物线过渡的轨迹规划方法，这提高了轨迹规划的灵活性和实用性。 碰撞检测是机器人仿真中的重要环节，论文总结了常见的碰撞检测算法，提出了一个快速碰撞检测算法。这个算法通过简化多自由度机器人关节模型并将其转化为二维问题，利用平面投影定理实现了实体之间的干涉判断，有效避免了实际运行中的碰撞问题。 在软件实现方面，文章阐述了如何利用OpenGL开发的仿真系统，其架构包括基本功能模块和一个实例展示，使读者能够直观理解系统的整体结构和工作流程。然而，论文也指出了当前系统的一些不足，如缺乏CAD功能、仿真功能有待完善（如多机协调运动和动力学仿真）、用户界面需要改进，以及仿真实现的通讯和离线编程功能尚未完全集成。 作者计划在后续工作中增强系统的CAD能力，支持更多标准图形文件格式，如Pro/E等。此外，还将优化仿真功能，增加更复杂的工作场景和动态特性，提升用户体验。同时，将改进用户界面，以便更直观地控制机器人运动，并实现系统与实际机器人之间的实时通讯，从而实现实时的离线编程。 这篇论文不仅详细介绍了工业机器人运动仿真技术的关键组件，还提出了明确的研究方向和发展策略，为未来基于OpenGL的机器人仿真软件的持续改进提供了有价值的指导。