随着机器人技术的不断发展,利用仿真平台进行机器人技术研究已经成为机器人研究过程中必不可少的手段。相比于传统研究方法,机器人仿真平台能够简化机器人系统中的复杂问题,在精准建立有效模型的基础上准确的描述机器人的运行过程,从而实现对机器人特性及缺陷的预测与分析。然而,现有机器人仿真平台大多面向特定对象,存在算法模型不通用、功能难以扩展等问题。因此,本文围绕机器人仿真平台的通用性与可扩展性问题展开研究,设计了基于模块化组件的机械臂通用仿真平台,实现机器人对象与仿真平台的解耦,使平台具备通用性与可扩展性,符合机器人行业的发展趋势,对加快机器人研发速度具有显著的经济性与实用性。本文主要研究内容如下:首先,开展面向模块化机械臂的通用仿真平台架构设计。通过对仿真平台进行需求分析,确定本平台具体功能及性能需求;结合平台需求,并参考现有系统架构设计理念,设计MVC模式平台架构,与一般平台架构相比,减少系统耦合性;针对平台通用性与可扩展性等需求,划分平台结构单元,设计单元工作流程,约束平台交互接口;以良好人机交互体验为目标,设计平台交互界面,完成仿真平台架构设计。其次,进行模块化组件的机械臂快速通用运动学建模方法研究。面向仿真平台通用性需求,研究分析模块化组件的尺寸参数及结构特性,划分组件类型,设计组件标准参数接口,从而构建平台模块化组件库,为模型构建提供标准信息接口;设计平台模型系统结构,得到机械臂对象及其工作环境组合构建关系;针对现有通用平台建模过程操作流程复杂的问题,在建模方法中引入连接端口项,结合标准信息接口,完成基于转换矩阵的快速通用模型构建理论研究,使平台具备对模块化机械臂及其工作环境的快速建模功能,从而实现平台通用性。再次,完成基于模块化组件的机械臂碰撞检测模型重建技术研究。针对仿真平台可扩展性需求,研究改进基础碰撞检测算法,设计面向模块化组件的通用碰撞检测算法结构;综合考虑现有碰撞检测算法无法结合环境特性自主优化检测流程情况,研究基于情景学习的碰撞检测优化技术,提升碰撞检测算法计算效率;结合平台交互接口,实现平台碰撞检测功能模块添加,完成机械臂碰撞检测模型重建技术研究。最后,为验证平台通用性与可扩展性,展示本文研制的基于模块化组件的机械臂通用仿真平台在机器人研究领域的应用价值,开展以PowerCube模块化机械臂系统为对象的实验研究。利用本仿真平台搭建目标对象仿真环境,并根据任务需求增添路径规划功能模块;利用仿真平台辅助设计完善实验内容,并连接硬件平台完成实验任务,实验结果验证了平台相关功能的可行性与有效性。