[发明专利]一种可重构的虚拟图形建模方法

说明书

本发明提出了一种可重构的虚拟图形建模方法，包括以下步骤：步骤一：对机械臂进行建模，将机械臂模型导入到机械臂工作的图形场景中，并在所述图形场景中基于Open Inventor建立机械臂节点的连接；步骤二：建立机械臂模型和图形场景所用的坐标系；步骤三：基于vector进行动态内存分配以实现模型的添加与删除以及通过定义几何变换节点进行模型的移动。本发明使操作简单便捷，不用修改创建场景的源代码，可以应用到各种机械臂仿真平台上。

技术领域

本发明涉及的一种可重构的虚拟图形建模方法，属于机械臂仿真技术领域。

背景技术

伴随着机器人技术的迅速发展，机械臂已经能够以较高的灵活性辅助甚至代替人类去执行一些精密的、复杂的、危险的任务，大大降低了特种环境下人类执行任务的风险，减轻了工作的压力，提高了各种活动的效率，成为工业、航天、深海探测等领域不可或缺的关键设备之一。然而，随着机械臂的任务越来越复杂，其工作任务难以完全通过地面实验进行验证或实体实验验证的代价较大。因此，研究具有安全、便捷、低成本特点的机器人仿真技术，实现在虚拟环境中对机械臂任务进行仿真，具有重要的应用前景。

近年来，许多国家都针对特殊工作环境开发了基于虚拟现实的机器人仿真系统。这些仿真系统的共同之处在于，它们将远程遥控操作作为主要控制模式，使操作者能够将自己沉浸在虚拟环境中，从而实现对机器人运动的直观和准确控制。目前国内外在机器人仿真研究方面都获得了一些成果，但虚拟环境中的模型的专用性很强，即针对一个仿真软件平台，其所用的模型通常采用预先离线构建方式，难以适合动态变化等复杂环境的仿真。

因此，单一、固定的模型已经满足不了动态变化的环境下复杂任务仿真的需求。若要对模型的配置，如场景中某构型的数量、位置等进行改变，传统的方法是修改程序的源代码中构建场景的部分，进而改变模型的构型。然而这个操作过程十分费时费力，而且要求操作者熟悉相关的编程知识，不利于普及使用。故本发明提出了一种可重构的虚拟图形建模方法。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术中的问题，提供了一种可重构的虚拟图形建模方法。本发明是基于C++语言vector容器的简单便捷的可重构虚拟图形建模方法，本发明基于OpenInventor创建了机械臂工作空间的图形场景，并通过对模型动态分配内存，实现让使用者能够便捷地在软件人机交互界面对模型构型进行重构。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种可重构的虚拟图形建模方法，包括以下步骤：

步骤一：对机械臂进行建模，将机械臂模型导入到机械臂工作的图形场景中，并在所述图形场景中基于OpenInventor建立机械臂节点的连接；

步骤二：建立机械臂模型和图形场景所用的坐标系；

步骤三：基于vector进行动态内存分配以实现模型的添加与删除以及通过定义几何变换节点进行模型的移动。

进一步地，所述并在所述图形场景中基于OpenInventor建立机械臂节点的连接，具体为：组合体主体位置的机械臂大臂肩部末端执行器首先与组合体模型主体上的机械臂适配器相连，然后依次为：大臂肩部回转关节、大臂肩部偏航关节、大臂肩部俯仰关节、大臂肘部俯仰关节、大臂腕部俯仰关节、大臂腕部偏航关节、大臂腕部回转关节和大臂腕部末端执行器；在与其他位置辅助用的机械臂小臂连接时，需要通过一个转接件将大臂腕部末端执行器和小臂肩部末端执行器相连，然后依次为：小臂肩部回转关节、小臂肩部偏航关节、小臂肩部俯仰关节、小臂肘部俯仰关节、小臂腕部俯仰关节、小臂腕部偏航关节、小臂腕部回转关节和小臂腕部末端执行器；连接操作使用addChild()命令完成。