机器人仿真技术为机器人的设计和研究提供了一种方便的工具，同时也为机器人的开发应用提供了方便而安全的试验手段。机器人仿真主要应用在两个方面:一是机器人本身的设计和研究，主要包括机器人的运动学和动力学分析、各种规划和控制方法的研究等。机器人仿真的第二个方面的主要应用是那些以机器人为主体的自动化生产线，它包括机器人工作站的设计、机器人的选型、离线编程和碰撞检测等。机械手是机器人系统中的任务执行机构，是一种能够模仿人手动作，具有可改变的和反复编程的自动机械装置，能在三维空间完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备，是机器人关键部件之一。随着工业自动化的发展，机械手已广泛应用于各个领域。　　 机器人仿真在工业方面的应用已经非常广泛，但是并不具备开放性，且费用较昂贵，不太适用于教学机器人。本文旨在设计一套仿真系统，通过运动学模型、三维几何模型和运动仿真的实现，满足学科科研教学的需要，并且为实验室对机器人技术的继续深入研究提供基础平台。　　 本文以五自由度教学机械手为研究对象，以VC和OpenGL为平台，采用C++编程语言，根据实际的机械手模型，测量获得实际参数，建立三维仿真模型和运动学模型，提供人机交互界面，实现机械手抓取物体的运动仿真，同时设置仿真和控制之间的连接参数，以便边后续可以通过仿真数据控制机械手的实际抓取运动。　　 本文主要讲述了以下几个部分的内容:　　 1.首先介绍了国内外机器人发展的现状，提出了进行机器人研究的必要性。展示了当前机器人仿真和控制常用的工具和平台。提出了本文中使用的仿真和控制方法。　　 2.根据机器人运动学设计的要求，利用D-H方法建立机械手坐标系统，底座坐标系、杆件坐标系和手部坐标系。以此为基础，对机械手的运动学正问题和逆问题进行了分析，确定了机械手抓取物体的基本运动轨迹，从而建立了运动学模型。　　 3.应用SolidWorks和3dsMax建立了机械手几何模型。详细分析了存储几何模型的DAE文件格式，设计了从此文件中读取机械手的几何模型数据的方法和步骤。　　 4.设计了通过OpenGL直接读取保存为DAE文件格式的三维几何模型的接口。充分结合现有绘图软件和OpenGL的综合优势，既能获取到逼真的三维机械手几何实体模型，又能降低OpenGL编程工作量。利用OpenGL中的颜色、光照和材质显示出具有真实感的机械手模型，并在VS2010环境下进行了机械手抓取物体的动态仿真，基本达到了预期的结果。　　 5.根据已有的下位机电路系统，设计上位机操作编码和控制系统的连接，设置控制指令格式和通信协议，以便最终通过通信端口，将下载代码到舵机控制器，使机械手能够实现连续平滑的实际抓取运动。　　 实验结果表明，机械手的运动学模型建立正确，三维几何模型效果逼真，仿真效果良好，可用于教学方面的演示，具有一定的可扩展性。