机器人是一种高端智能的机电设备,该领域的发展水平是衡量一个国家综合制造能力的重要指标。水下机器人的视景仿真关键技术的研究也是该领域的一个重要研究方向。本课题是以石油管道检测项目为研究背景,开发一套水下机器人作业仿真训练系统。该系统使用流行的OGRE图形引擎渲染场景,运用PhysX物理引擎技术实现物理效果,以Visual Studio 2010作为开发环境,利用C++编程实现。本课题的主要研究内容有:首先,利用目标水下机器人的相关技术参数,使用3ds max 2012建模软件工具创建水下机器人的几何模型,并且加载纹理贴图。同时对该模型的细节结构进行处理,力求模型逼真。其次,引用水下机器人的动力学模型,且使用指数积公式对水下机器人及机械臂系统进行动力学分析;根据动力学原型,设置水下机器人的相关运动参数,确保仿真过程的真实性。通过使用多体系统理论,对机械臂进行抽象简化,提出多体段机械臂模型;该模型的每个体段相互独立,由关节结构约束各个体段的运动关系,从而实现对机械臂的交互操纵仿真。从应用的角度来看,多体机械臂模型易于实现,能够较为真实的仿真机械臂的运动状况。再次,水下机器人作业仿真训练系统是基于三维虚拟仿真环境实现的。该仿真环境分为两个部分:几何建模与物理建模。几何建模部分,使用OGRE图形引擎创建仿真场景,加载与渲染几何模型,使用场景管理器管理所有的几何模型;物理建模部分,主要是应用PhysX物理引擎技术进行建模仿真。三维虚拟仿真环境的搭建,是水下机器人作业仿真系统的关键技术。最后,以Visual Studio 2010作为软件开发环境,结合OGRE图形引擎和PhysX物理引擎技术编程实现水下机器人作业仿真系统,并在仿真场景中添加粒子模糊特效,使得仿真场景更加真实。仿真结果证实,本仿真系统具有场景漫游、场景雾化特效、模糊粒子特效、机械臂交互仿真等功能,实现了水下机器人作业仿真训练统的基本要求。仿真系统使用模块化方法构建程序框架,具有高度的灵活性与可移植性,便于后续开发过程中功能的完善。