机械设计制造及自动化毕业设计_基于OpenGL的机器人三维仿真环境设计
机械设计制造及自动化毕业论文-四自由度圆柱坐标机器人
2007届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）毕业设计（论文）题目四自由度圆柱坐标机器人设计专业机械设计制造及其自动化班级机038学生1111指导教师谢敬2007 年一、毕业设计(论文)课题来源、类型来源：工程类型：工业机器人二、选题的目的及意义机器人是人类19世纪的重大发明之一。
据国外专家预测，21世纪将是机器人技术革命的世纪，机器人作为全面延伸和扩展人的体力和智力的手段将实现“当代最高意义上的自动化”。
机器人的应用和普及正在改变人类的生产方式、生活方式和作战方式。
在非常规和极端制造过程中，工业机器人是不可缺少的自动化装备。
与发达国家相比，我国的机器人技术与产业有很大差距，但是随着我国国民经济的持续发展，适应加快实现经济结构调整和产业升级，提高整个工业的自动化水平和满足人民生活的需要，我国机器人技术将取得更大的发展。
作为21世纪的中国大学生，我们将是经济建设的主干力量，也将挑起科技兴国的重任。
机器人技术作为推动经济发展的重要工具。
三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势我国的机器人研究开发工作始于上世纪70年代初，到现在已经历了30年的历程。
前10年处于研究单位自行开展研究工作状态，发展比较缓慢。
1985年后开始列入国家有关计划，发展比较快。
特别是在“七五”、“八五”“九五”机器人技术国家攻关、“863”高技术发展计划的重点支持下，我国的机器人技术取得了重大发展。
在机器人基础技术方面：诸如机器人机构的运动学、动力学分析与综合研究，机器人运动的控制算法及机器人编程语言的研究，机器人内外部传感器的研究与开发，具有多传感2007届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）器控制系统的研究，离线编程技术、遥控机器人的控制技术等均取得长足进展，并在实际工作中得到应用。
在机器人的单元技术和基础元部件的研究开发方面：诸如交直流伺服电机及其驱动系统、测速发电机、光电编码器、液压（气动）元部件、滚珠丝杠、直线滚动导轨、谐波减速器、RV减速器、十字交叉滚子轴承、薄壁轴承等均开发出一些样机或产品。
机械设计制造及自动化毕业设计_基于OpenGL的机器人三维仿真环境设计
SHANGHAI UNIVERSITY毕业设计（论文）UNDERGRADUATE PROJECT (THESIS)题目:基于OpenGL的机器人三维仿真环境设计学院: 机电工程与自动化学院专业: 机械工程及自动化学号:学生姓名:指导教师:起讫日期:目录摘要:-----------------------------------------------------------------------------------------------------1 ABSTRACT-------------------------------------------------------------------------------------------------1 1第一章绪论------------------------------------------------------------------------------------------4 2第二章基于OpenGL的三维仿真图形设计---------------------------------------------------8 3第三章仿人机器人的三维建模-----------------------------------------------------------------19 4第四章仿人机器人运动学仿真-----------------------------------------------------------------29 5第五章总结-----------------------------------------------------------------------------------------466 致谢---------------------------------------------------------------------------------------------------477 参考文献---------------------------------------------------------------------------------------------48基于OpenGL的机器人三维仿真环境设计摘要仿真技术是机器人研究领域中的一个重要部分，随着机器人研究的不断深入，机器人仿真系统作为机器人设计和研究过程中安全可靠灵活方便的工具，发挥着越来越重要的作用。
机械毕业设计(论文)-自动机器人组装机构设计(全套图纸)[管理资料]
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本科毕业设计自动机器人组装机构设计院（系、部）名称：机电工程学院专业名称：机械设计制造及其自动化学生姓名：学生学号：指导教师：2011年 5 月25 日学术声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本学位论文的知识产权归属于河北科技师范学院。
本人签名：日期：指导教师签名：日期：摘要本论文在综述近年来机器人技术研究和发展状况的基础上，结合自动组装用机器人的设计，对机器人技术进行了系统的分析，提出了整体结构、执行部件和上料装置的设计方案。
本文结合螺钉的形状、装配位置和精度的各方面的要求以及机器人拧紧过程中出现的问题，参考近几年机器人技术研究和发展的状况，在充分发挥机、电、软、硬件各自特点和优势互补的基础上，对装配用拧紧螺钉机器人的整体机械结构、传动系统和驱动装置进行了分析和设计，提出了一套整体结构设计方案和传动方案。
采用直角坐标的框架式机械结构形式，这种方式能够提高系统的稳定性和操作灵活性，并对它的三个坐标运动进行了设计；采用自我设计的自动送料装置；最后采用步进电机驱动，导轨和滚珠丝杠传动力和扭矩。
通过以上各部分的工作，得出了结构简单、实用化、自动上料的装配用机器人的整体设计方案和执行部件的结构设计，它对其他类型的数控系统的设计也有一定的借鉴价值。
关键词：自动组装螺钉机器人结构设计全套CAD图纸，加153893706ABSTRACTIn this paper, a robot whole mechanical configuration , execute part and deliver goods is provided based on the research and development of robot in recent years and connected with the design of the automatic assemble screw. With the analysis of the problems in the design of the automatic assemble screw and synthesizing the robot research and development condition in recent years, a economic scheme is concluded on the basis of the analysis of mechanical configuration, transform system, drive device and control system and guided by the idea of the characteristic and complex of mechanical configuration, electronic, software and hardware. In this article, the mechanical configuration combines the character of direction coordinate and the arthrosis coordinate which can improve the stability and operation flexibility of the system. Adopt self design send material installation voluntarily. the last, drive force by electrical machinery and transmission force by ball leading screw and guide.According to the analysis of above parts, configuration simple , practicality and the automatic assemble screw is concluded which will be value to other type of robot’s mechanical design and control system research.Keyword: automatic assemble screw robot design of the configuration目录1 绪论 (1) (1) (1) (2)2. 自动组装作业用机器人总体方案设计 (2) (2) (3) (7) (9) (10) (10) (11) (12) (12) (13) (16) (16) (17) (18) (18) (25) (25) (25)结论 (29)致谢 (31)1 绪论在组装体系中，以前的人工操作已经不能满足现代企业高精度、高效率、低成本生产方式的要求[1]。
基于OpenGL的机器人仿真技术研究
OpenGL 是计算机图形技术领 域的集大成者。 它独立于窗口、操 作系统和硬件 设备[ 1] , 具有 强大 的可移植性。因为 OpenGL 图形内核小, 运行快, 能 快速响应实时计算的结果, 从而保证了图形运行时 画面的流畅性, 经常被应用于实时计算的动态环境 中; 另外, 因 OpenGL 被 M icrosof t 公司纳入 其产品 内核, 使之可与 Visual C+ + 实现÷无缝"连接, 这意 味着可以融合 OpenGL 的图形功能优势和 V isual C
像就相当于照相机镜头里的景物 ) ) ) 具有高度真实 感。但是, 在 OpenGL 虚拟现实中, 必须先定义视点、 视景 体 及 透 视 模 式 才 可实 现 这 一 功 能。通 常 在
OnSize( ) 函数中来定义上述内容, 使一旦需重绘窗 口时, 程序在自动调用 OnSize( ) 函 数时, 使重 绘前 后显示方式保持一致, 从而保证了图形的真实性、连 续性。过程如下:
收稿期: 2004 07 28 基金项目: 河南省归国留学人员基金
1 机械与电子22004( 10)
+ + 可重用性、可扩展性、交互性好的编程优势, 完 美地实现参数化实时动态仿真及虚拟现实。
1 OpenGL 在机器人仿真中的应用
利用 OpenGL 和 Visual C+ + 混合编程在计算 机上仿真出实际的或设想中的机器人模型、通过参 数输入或实时运算的结果控制该仿真模型运行, 可 再现机器人实体的运行情况或证实设想中机器人的 预期运行情况。另外, 仿真机器人也是机器人遥操作 控制中的重要环节, 以之作为上位机与下位机( 异地 机器人) 进行通讯, 可成功地实现对下位机的控制。 下面以机器人的运动学为例来说明 OpenGL 在机器 人仿真中的应用。
机械设计制造及自动化毕业论文-1曲轴箱三维设计
毕业设计任务书摘要气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。
上曲轴箱与气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳图。
油底壳受力很小，一般采用薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。
油底壳内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。
油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。
在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。
AbstractThe lower cylinder body is used to install the crankshaft position called the crankcase,crankshaft box is divided into an upper and lower crankcase crankcase. On the crankcase and the cylinder body are cast into integration, lower crankcase used for the storage of lubricating oil, and closed on the crankcase, it is also known as the oil bottom shell diagram. Oil bottom shell stress is small, the general use of thin steel plate stamping, general arrangement and oil to the engine and its shape depends onthe capacity of. Oil bottom shell is provided with a stable oil baffle plate, in order to prevent the car bump when oil surface fluctuation is too big. The oil pan bottom is also provided with a drain plug, usually oil drain plug is provided with a permanent magnet,to scrap metal adsorption in lubricating oil, reduce engine wear. A liner is arranged in the upper and lower curve between the crankcase joint surface, prevent leakage of lubricating oil.目录一，曲轴箱的功能及其意义二，三维建模的概念及意义2.1，solidworks软件简介2.2，solidworks应用特点2.2.1 用户界面2.2.2配置管理2.2.3装配设计2.2.4工程图2.3模块介绍2.3.1 零件建模2.3.2曲面建模2.3.3钣金设计三，曲轴箱的设计3.1创建模型3.2模型装配3.3模型渲染四，设计方案分析五，总结六，参考文献一，曲轴箱的功能及其意义气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。
基于OpenGL的多机器人仿真环境_陈琳
·12·
组合机床与自动化加工技术
第9 期
/ /计算法向量
int A1，A2，A3； / /三角面片顶点编号索引 for （ int i = 0； i ＜ TriNum； i + + ） ｛ modeltri［i］． id = i + 1； / /从 1 开始 A1 = Mesh_Joint-＞ faces［i］． index［0］； A2 = Mesh_Joint-＞ faces［i］． index［1］； A3 = Mesh_Joint-＞ faces［i］． index［2］；
2． 2 获取模型的三角面片信息
在计算机图形学中表示三维模型有两种方式： ① 由多边形构成； ②由 NUＲBS 曲面构成［12］。常见的三 维模型文件格式如 3ds，stl 是采用三角面片来拟合三 维模型，选用三角面片作为三维模型的表示方式。仿 真软件中 3D 模型的文件格式选用 3ds，并用 lib3ds 对 其专门读取和存储。在 OpenGL API 函数重绘三维模 型以及机器人碰撞检测实验中均须知道构建机器人模 型的三角面片顶点坐标值，用 lib3ds 读取三角面片顶 点坐标信息的程序如程序 1 所示。
人仿真环境。通过给出机器人运动仿真分析方法、多机器人碰撞检测可视化的仿真结果示例，验证
所开发的基于 OpenGL 的多机器人仿真环境可行性和有效性。
基于OpenGL的虚拟机器人及零...
目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1虚拟现实技术概述 (1)1.1.1虚拟现实技术的特征和系统分类 (1)1.1.2虚拟现实技术的发展 (2)1.1.3虚拟现实技术的应用 (3)1.2国内外工业机器人发展现状 (4)1.3OpenGL概述 (6)1.4基于OpenGL虚拟机器人及零件库系统研究的意义 (6)1.5论文主要章节安排 (7)第二章六自由度机器人的数学建模分析 (9)2.1机器人的机械结构 (9)2.1.1机器人的主要技术参数 (9)2.1.2机器人机械结构的组成及其运动 (11)2.1.3本系统拟采用的机器人结构 (12)2.2机器人运动学分析 (13)2.2.1机器人运动学的一般表示方法 (13)2.2.2机器人正运动学问题（forward kinematics） (14)2.2.3机器人逆运动学问题（afterward kinematics） (17)2.3机器人动力学概述 (20)2.4轨迹分析概述 (20)2.5六自由度机器人初步设计 (21)第三章基于OpenGL的系统实现方法研究 (23)3.1系统实现方法概述 (23)3.2OpenGL技术 (23)3.2.1OpenGL的绘制原理 (24)3.2.2OpenGL的计算机图形学问题 (25)3.3AutoCAD建模 (27)3.4数据库及接口选择 (29)第四章软件系统研究 (30)4.1系统总体框架 (30)4.2STLViewer模块框架 (31)4.2.1STLViewer的动态链接库介绍 (32)4.2.2CAD图形工具动态链接库应用 (33)4.2.3CAD几何内核动态链接库应用 (36)4.3虚拟零件库设计 (39)第五章基于零件库的虚拟装配设计 (44)5.1虚拟装配总体框架 (44)5.2虚拟零件库的建立 (45)5.3装配信息的层次表达 (46)5.3.1装配关系的具体分类 (47)5.3.2装配体特征的约束关系 (48)5.3.3创建装配信息集 (50)5.4虚拟装配框架的具体实现 (51)5.5虚拟装配系统中的类 (53)5.5实验过程 (55)第六章总结与展望 (59)致谢 (60)参考文献 (61)附录 (64)摘要虚拟现实技术是利用计算机生成一种高逼真的模拟环境，并可通过多种传感器接口，使用户“沉浸”到此环境中，从而实现用户与该虚拟环境之间的交互。
基于OpenGL的工业机器人动力学仿真的研究
万方数据及到各个模块间的位置关系和运动关系。
这可以通过矩阵堆栈和适当的几何变换来完成。
同时，还要对其进行光照、材质、反走样等处理，使机器人模型看起来更加真实。
做完以上工作之后，接下来是让机器人动起来。
在此采用的是双缓存技术来实现动画，调用ｓｗａｐ．Ｂｕｆｆｅｒｓ（）函数使其成为可见视频缓存。
同时还需要使用系统定时器来保持恒定的速率和终止应用程序。
由ｓｅｔＴｉｍｅ（）函数来为应用程序分配一个系统定时器。
通过该函数的参数可以设置时间间隔，ｗｉｎｄｏｗｓ将用这个时间间隔值周期性地向程序发送ｗＭ一，ＩｔＩＭ—ＥＲ消息。
当不再用定时器时，可用ＫｉｌｌＴｉｍｅｒ（）函数取消定时器。
如图１所示为建立的机器人三维模型：图ｌ２运动学模型的建立２．１建立杆件坐标系机器人的运动学就是建立起机器人末端执行器与机器人其它各杆件之间的运动关系。
为此需要建立杆件坐标系来明确机器人杆件间的运动。
通过对机ｎ器人结构的分析，建立如图２所示的机器人杆件坐标系。
２．２运动学方程的建立根据图２所示的杆件坐标系，得到机器人各杆件参数，如表ｌ。
图２机器人杆件坐标系表１机器人的杆件参数关节变量扭角杆长杆号ｉ转角范围偏移量ＣＯＳｄ．Ｓｌｎｄ．ｐ．ｄ．１ｐｌ９００Ｏ±１６５０１２ｐ２００±７５０１０３以９０００±１３００００ｌ４以一９０００±１８０００一１５侠９０。
０±１０５００１６魄Ｏｏ０±１８００％ｌＯ根据表１，建立各Ａｉ矩阵。
从表１中的数据可知与Ａ矩阵相关的参数ｏ。
，ｄ；，ｄ。
，９；，因此可以得知各个杆件坐标系间的变换过程，于是各Ａ矩阵可求。
根据表中的数据可得：Ａｌ＝Ｒｏｔ（ｚｏ，日１）Ｔｒａｎｓ（０，０，ｏＩ）Ｒｏｔ（戈ｌ，９０。
）Ａ２＝Ｒｏｔ（石Ｉ，晚）Ｔｒａｎｓ（０２，０，０）Ａ３＝Ｒｏｔ（ｚ２，ｐ３）Ｒｏｔ（戈２，９０。
）Ａ４＝Ｒｏｔ（名３，ｐ４）Ｔｍｎｓ（０，０，０４）Ｒｏｔ（ｘＪ，一９０。
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毕业设计（论文）
UNDERGRADUATE PROJECT (THESIS)
题 目: 基于 OpenGL 的机器人三维仿真环境设计
学 专 学
院: 机电工程与自动化学院 业: 机械工程及自动化 号:
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上海大学毕业设计(论文)
目
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摘要:-----------------------------------------------------------------------------------------------------1 ABSTRACT-------------------------------------------------------------------------------------------------1 1 第一章 绪论------------------------------------------------------------------------------------------4 2 第二章 基于 OpenGL 的三维仿真图形设计---------------------------------------------------8 3 第三章 仿人机器人的三维建模-----------------------------------------------------------------19 4 第四章 仿人机器人运动学仿真-----------------------------------------------------------------29 5 第五章 总结-----------------------------------------------------------------------------------------46 6 致谢---------------------------------------------------------------------------------------------------47 7 参考文献---------------------------------------------------------------------------------------------48
convenient tool in the robot designing and research process. In this thesis, we learn the basic robot kinematics and design on OpenGL-based robot simulation system. A three-dimensional humanoid robot has been developed using Visual C++ 6.0. The thesis is organized as follows. We firstly introduce OpenGL technology and describe the difficulty of this research in detail. Secondly, we present a three dimensional model for humanoid robots and describe the implementation process. Then we conduct kinematics analysis of the robot. Finally, we implement the 3D humanoid robot simulation environment based on the proposed 3D model and associated kinematics analysis results.
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上海大学毕业设计(论文)
基于 OpenGL 的机器人三维仿真环境设计
摘要
仿真技术是机器人研究领域中的一个重要部分，随着机器人研究的不 断深入，机器人仿真系统作为机器人设计和研究过程中安全可靠灵活方便 的工具，发挥着越来越重要的作用。 本文对基于 OpenGL 的机器人三维仿真环境设计进行研究，学习了机 器人运动学基础和 OpenGL 设计机器人仿真技术， 并在 Visual C++ 6.0 编程 环境中实现仿人机器人仿真。 在论文安排上，先简要介绍了 OpenGL，然后详细描述了本课题的难点 ——仿人机器人的三维建模，阐述了程序流程和实现过程，然后根据机器 人运动学对本课题设计的机器人模型进行了运动学分析，在根据分析结果 对仿真系统开发和调试，最终实现仿人机器人的动作仿真。
Keywords: OpenGL; Humanoid Robot; Three-dimensional simulation
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上海大学毕业设计(论文)
第一章
第一节 仿人机器人
一、仿人机器人简介
绪论
机器人作为机械制造业和信息产业结合的产物，正越来越广泛地应用于机 械、汽车、军工、航空航天、造船、计算机、光学仪器、通信设备等行业，在 很大程度上替代了人们的体力劳动，如制造、搬运、焊接以及其它各种危险、 恶劣环境下的工作。其中仿人机器人是外观和功能与人一样的智能机器人，能 像人一样活动，有人的行为，仿人机器人能运动、甚至自己去“想”，会思考。 研制出外观和功能与人一样的仿人机器人是现代科技发展的结果。全新组装的 仿人机器人全身布满了感应器，让它可以根据感应到的声音和动作做出适当反 应，也让它对于光线和触觉的反应更加灵敏。
关键词：OpenGL；仿人机器人；三维仿真
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上海大学毕业设计(论文)
ABSTRACT
Robot simulation is a hot topic in robotics research. With the growing development of various robotic systems, robot simulation plays a more and more important role as a safe, reliable, flexible and