近年来,排爆机器人在国家安全领域得到了广泛应用。但由于其作业环境复杂多样,要求操作人员具有的熟练的操作技巧和丰富的实战经验,因而,通常需要长时间的培训。使用真实的排爆机器人进行训练时,不仅受到数量上的限制,而且容易使机器人各部件受到损坏。随着虚拟现实与视景仿真技术日益成熟,采用虚拟训练系统来解决这类问题成为一个研究热点。 虚拟训练系统具有灵活、高效、适应性和扩展性强等特点,已广泛应用在培训包括宇航员、驾驶员、起重机操作人员、外科手术医生等在内的各种人员,军事训练,战场模拟、科学研究等许多领域。因而,研制一套虚拟训练系统用于完成排爆机器人的操作人员培训工作,具有重要的理论与现实意义。 本文全面阐述了一种面向排爆机器人操作人员培训的虚拟训练系统,包括基于单PC和基于PC与嵌入式系统的两种不同的系统设计方案、基于这两种设计方案的硬件与软件的构成、部署以及系统实现所采用的关键技术等。由于在第二种设计方案中,上位机与下位机之间的网络通信性能对系统的实时性影响很大,故本文也对基于ARM和嵌入式Linux平台下的网络通信方案展开了全面的分析和讨论,并得出了满足系统实时性要求的解决策略。 该系统按照排爆机器人的基本作业任务、工作环境、操作规范等功能要求进行设计,并依据移动机器人运动学的基本原理与动力学的有关模型,利用仿真工具Vega开发而成的。具有以下特点: (1) 对硬件配置要求低,成本低,满足我国排爆机器人操作人员训练方面的实际需求; (2) 运动学和动力学模型简单,沉浸感好,在保证视觉效果的前提下,提高了系统的实时性和交互性; (3) 功能强大,可完成排除爆炸物、上下斜坡、楼梯等多种类型的操作训练,并能评估操作人员的操作技能和水平和进行连续的视点变换等; (4) 可扩展性好,可根据新的...