本發(fā)明涉及三維仿真技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)服務(wù)機(jī)器人三維仿真的方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的可視化監(jiān)控系統(tǒng)，僅起到監(jiān)控作用，在實(shí)際運(yùn)行中，機(jī)器人操作系統(tǒng)直接進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，且市面上的服務(wù)機(jī)器人仿真多是二維形式，交互性和直觀性不強(qiáng)，并未進(jìn)行真實(shí)仿真，易給直接操作機(jī)器人實(shí)體造成很多不必要的損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種實(shí)現(xiàn)服務(wù)機(jī)器人三維仿真的方法，以解決上述背景技術(shù)中的缺點(diǎn)。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種實(shí)現(xiàn)服務(wù)機(jī)器人三維仿真的方法，在Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下，基于Visual Studio 2010/2012開發(fā)三維仿真系統(tǒng)平臺，利用三維仿真系統(tǒng)平臺實(shí)現(xiàn)服務(wù)機(jī)器人三維仿真，三維仿真系統(tǒng)平臺架構(gòu)分為三層，包括底層、中間層及應(yīng)用層，具體步驟如下：

1）利用Visual Studio 2010/2012在底層，面向工程三維仿真應(yīng)用搭建基于MFC的系統(tǒng)框架；

2）在基于MFC的系統(tǒng)框架中，添加OpenGL庫文件和頭文件，并完成初始化設(shè)置，同時調(diào)用中間層OpenGL命令進(jìn)行環(huán)境模塊繪制，以建立機(jī)器人模塊和家具環(huán)境模塊；

3）建立坐標(biāo)系統(tǒng)，坐標(biāo)系統(tǒng)包括OpenGL坐標(biāo)系、窗口坐標(biāo)系及目標(biāo)坐標(biāo)系；

4）對步驟3）中的坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，通過跟蹤視點(diǎn)和固定視點(diǎn)方式并調(diào)用OpenGL轉(zhuǎn)換函數(shù)實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)轉(zhuǎn)換；

5）利用3DS Max軟件繪制機(jī)器人三維模型，并對機(jī)器人三維模型進(jìn)行紋理貼圖和關(guān)照渲染，以增加顯示效果的真實(shí)性；

6）將步驟5）中繪制的機(jī)器人三維模型另存為3DS文件；

7）在工程中讀取步驟6）中存儲的3DS文件，并對三維模型進(jìn)行對象管理；

8）系統(tǒng)框架中的視角通過鼠標(biāo)左鍵交互，并調(diào)用OpenGL中的透視投影函數(shù)實(shí)現(xiàn)；

9）利用OpenGL雙緩存技術(shù)在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)虛擬仿真平滑的動畫。

在本發(fā)明中，底層用于基于Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下編程，包括各種基礎(chǔ)類庫，如WindowsAPI、OpenGL（OpenGraphicsLibrary）圖形庫及VisualC++MFC類庫。

在本發(fā)明中，中間層用于調(diào)用通用模塊、功能模塊及API，創(chuàng)建完整的圖形應(yīng)用程序方法為：利用底層函數(shù)，整合包裝成高級API或具有擴(kuò)展的功能模塊，如常用幾何圖元繪制模塊、高級圖元繪制模塊、視圖窗口模塊。

在本發(fā)明中，應(yīng)用層是面向具體工程三維仿真應(yīng)用搭建的系統(tǒng)框架。

在本發(fā)明中，步驟6）中，3DS文件的頭文件是Read3DS.h，源文件是Read3DS.cpp。

有益效果：

1）本發(fā)明交互式環(huán)境將環(huán)境模型轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的圖形模塊，可快速生成環(huán)境信息，具有靈活、通用、快捷特性，支持用戶二次開發(fā)；

2）本發(fā)明有效降低了機(jī)器人開發(fā)的進(jìn)入門坎，使更多的學(xué)生、開發(fā)人員、愛好者能夠投入到機(jī)器人開發(fā)中；

3）本發(fā)明機(jī)器人交互式仿真環(huán)境平臺的能夠減小不必要的物理損失，同時減少項目開支。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的較佳實(shí)施例的三維仿真系統(tǒng)平臺層次結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的較佳實(shí)施例的總體設(shè)計框架示意圖。

圖3（a）是本發(fā)明的較佳實(shí)施例中的窗口坐標(biāo)系初始化示意圖。

圖3（b）是本發(fā)明的較佳實(shí)施例中的窗口坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換后示意圖。

圖4是本發(fā)明的較佳實(shí)施例中的3DS Max軟件繪制的小車底盤模型示意圖。

圖5是本發(fā)明的較佳實(shí)施例中的3DS Max軟件繪制的家具模型示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

一種實(shí)現(xiàn)服務(wù)機(jī)器人三維仿真的方法，如圖1～2所示，在Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下，基于Visual Studio 2010/2012開發(fā)三維仿真系統(tǒng)平臺，利用三維仿真系統(tǒng)平臺實(shí)現(xiàn)服務(wù)機(jī)器人三維仿真，三維仿真系統(tǒng)平臺架構(gòu)分為三層，包括底層、中間層及應(yīng)用層，具體步驟如下：

1）利用Visual Studio 2010/2012在底層，面向工程三維仿真應(yīng)用搭建基于MFC的系統(tǒng)框架；

2）在基于MFC的系統(tǒng)框架中，添加OpenGL庫文件和頭文件，并完成初始化設(shè)置，同時調(diào)用中間層OpenGL命令進(jìn)行環(huán)境模塊繪制，以建立機(jī)器人模塊和家具環(huán)境模塊；

3）建立坐標(biāo)系統(tǒng)，坐標(biāo)系統(tǒng)包括OpenGL坐標(biāo)系、窗口坐標(biāo)系及目標(biāo)坐標(biāo)系；

4）對步驟3）中的坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，通過跟蹤視點(diǎn)和固定視點(diǎn)方式并調(diào)用OpenGL轉(zhuǎn)換函數(shù)實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)轉(zhuǎn)換，建立窗口坐標(biāo)系時，初始化的坐標(biāo)系統(tǒng)是圖3（a），而后進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，使窗口坐標(biāo)系的中心點(diǎn)（0，0，0）轉(zhuǎn)換到屏幕中央，如附圖3（b），OpenGL轉(zhuǎn)換函數(shù)為glTranslatef()和glRotatef()；

5）利用3DS Max軟件繪制機(jī)器人三維模型，如圖4～圖5所示，以小車底盤和家居環(huán)境三維模型為例，并對機(jī)器人三維模型進(jìn)行紋理貼圖和關(guān)照渲染，以增加顯示效果的真實(shí)性；

6）將步驟5）中繪制的機(jī)器人三維模型另存為3DS文件；

7）在工程中讀取步驟6）中存儲的3DS文件，并對三維模型進(jìn)行對象管理；

8）系統(tǒng)框架中的視角通過鼠標(biāo)左鍵交互，調(diào)用OpenGL中的透視投影函數(shù)gluPerspective（）實(shí)現(xiàn)；

9）利用OpenGL雙緩存技術(shù)在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)虛擬仿真平滑的動畫，調(diào)用OpenGL的glutSwapBuffers（）。

在本實(shí)施例中，底層用于基于Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下編程，包括各種基礎(chǔ)類庫，如WindowsAPI、OpenGL（OpenGraphicsLibrary）圖形庫及VisualC++MFC類庫。

在本實(shí)施例中，中間層用于調(diào)用通用模塊、功能模塊及API，創(chuàng)建完整的圖形應(yīng)用程序方法為：利用底層函數(shù)，整合包裝成高級API或具有擴(kuò)展的功能模塊，如常用幾何圖元繪制模塊、高級圖元繪制模塊、視圖窗口模塊。

在本實(shí)施例中，應(yīng)用層是面向具體工程三維仿真應(yīng)用搭建的系統(tǒng)框架。

在本實(shí)施例中，步驟6）中，3DS文件的頭文件是Read3DS.h，源文件是Read3DS.cpp。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。