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基于OpenGL的六自由度平台实时动画仿真

张红建  
【摘要】: 六自由平台属于并联机构,具有承载能力大、刚度高、精度高等优点。三维动画技术融合了计算机图形学、仿真学等多种科学技术。将三维动画技术应用于六自由度平台的研究,是计算机技术在六自由度平台研究中的一个具体应用。 本文首先介绍了六自由度平台的结构特点和发展研究概况,对六自由度平台进行运动学分析,得出六自由度平台的正解方程组,然后比较梯度法、最小二乘解的广义逆法、牛顿迭代法等几种常用的解非线性方程组的数值方法,在此基础上选用牛顿迭代法求平台的正解。用Pro/Engineer三维建模软件建立三维平台的简化模型,并将其转化为3ds格式文件。通过分析3ds文件的存储格式,编写出相应的程序进行文件读取。为满足实时动画和监控的要求,用网络通信方式进行数据传递,并通过在其它计算机上用软件发送数据的方式,证实该通信方式满足软件实时性的要求。为了能在实时动画仿真时或者演示时反应平台的真实运动情况,采用常用的轴向包围盒(AABB)碰撞检测算法对模型进行碰撞检测,使用软件具有干涉检测的功能。 软件系统运行结果表明,采用牛顿迭代法通过多次迭代即可求出满足精度要求的数值解。以Visual C++和OpenGL为开发工具,以Windows操作系统为开发平台,结合三维动画与网络通信等技术开发的六自由度平台三维动画仿真与实时监控软件,可用于六自由度平台三维动画教学演示与实时监控,具有较强的直观性和实时性。


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