機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)仿真-Read

機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)仿真程序文檔張雪飛（200320197）摘要：建立了一個(gè)人體上肢運(yùn)動(dòng)模型，通過上肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度的理解，首先建立模型的物理和數(shù)學(xué)模型，然后利用OpenGL實(shí)現(xiàn)了模型的三維立體仿真。

關(guān)鍵詞：OpenGL仿真上肢運(yùn)動(dòng)仿真的機(jī)械手臂主要包括大臂，小臂，手掌三部分。，初始狀態(tài)下，整個(gè)機(jī)械臂在水平線上。隨之手臂的各個(gè)部分以不同的角速度先逆時(shí)針后順時(shí)針來回運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)角度范圍為90度，即從水平位置開始當(dāng)?shù)竭_(dá)頭頂正中時(shí)即回落。1坐標(biāo)系的選取為便于用OpenGL建立三維視景，取坐標(biāo)系如下圖所示：世界坐標(biāo)系：取與OpenGL世界坐標(biāo)系一致的坐標(biāo)系，用于描述任意時(shí)到手部各部位所處的位置。局部坐標(biāo)系則分別附著在人手模型的各部位。2運(yùn)動(dòng)矩陣首先將坐標(biāo)原點(diǎn)移至大臂起始點(diǎn)，再作旋轉(zhuǎn)變換，變換矩陣為：，其中是大臂旋轉(zhuǎn)的角度。小臂坐標(biāo)系先作平移變換到大臂末端，后作旋轉(zhuǎn)變換，變換矩陣分別為：，其中是大臂的長(zhǎng)度。，其中是小臂旋轉(zhuǎn)的角度。手掌坐標(biāo)系先作平移變換到小臂的末端，后作旋轉(zhuǎn)變換，變換矩陣為：，其中是小臂的長(zhǎng)度。，其中是手掌旋轉(zhuǎn)的角度。3程序?qū)崿F(xiàn)首先繪制出機(jī)器人的身體再利用glPushMatrix()將當(dāng)前的狀態(tài)下的矩陣壓入堆棧然后是首先繪制左臂：glTranslatef(0.0f,0.0f,0.5f)glRotatef(m_angle1,1.0f,0.0f,0.0f); //圍繞X軸轉(zhuǎn)一定角度glMaterialfv(GL_FRONT,GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE,materialAmbDiffRed);auxSolidCylinder(0.15f,0.8f); //繪制上臂，著紅色glTranslatef(0.0f,1.0f,0.0f);glRotatef(-m_angle1/2.0f,1.0f,0.0f,0.0f);auxSolidCylinder(0.15f,0.8f); //繪制中臂glTranslatef(0.0f,1.0f,0.0f);glRotatef(-m_angle1/2.0f,1.0f,0.0f,0.0f);auxSolidCylinder(0.15f,0.8f); //繪制下臂再利用glPopMatrix()恢復(fù)繪制左臂前的狀態(tài)。然后繪制右臂，方法同上程序利用MFC實(shí)現(xiàn)，并為動(dòng)畫創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器，隨著時(shí)間變化調(diào)整各點(diǎn)的位置以形成運(yùn)動(dòng)畫面。4總結(jié)本文檔從人體手臂結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)關(guān)系分析人手，建立了人體手臂抽象模型．并采用C++和面向?qū)ο蠓椒ㄟM(jìn)行0penGl編程．實(shí)現(xiàn)了人體手臂實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)仿真。參考文獻(xiàn)：《三維人體手臂型交互式運(yùn)動(dòng)仿真》楊克儉，劉淑燕《O