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教育机器人是教育领域的一个综合性试验平台,得到了学校和社会的广泛关注。教育机器人虚拟平台系统需要特殊的模型及机器人世界表达,采用目前通用的方法表达时存在两个难点:一是模型数据量与信息完整性的平衡;二是机器人世界表达的科学和合理性。针对这两个问题,本文设计采用多种技术结合的三维设计器完成对模型及机器人世界的特殊表达。
首先,研究了教育机器人的系统需求和三维设计器功能及特点,确定了以模型为中心的功能架构。在该框架结构下,研究科学合理的模型信息表达,保证模型的数据量及信息完整性;研究虚拟装配及机器人世界的表达,完成机器人模型的搭建。
其次,创新性地提出基于XML的图形与参数相结合的模型信息表达方法。采用图形与参数相结合表达模型的三维特征,获得小数据量及高逼真性的模型;利用XML的特性,表达模型的装配信息及刚体属性,将模型信息补充完整。
接着,研究基于XML的机器人世界表达,提出以装配轴及装配关节为关键的虚拟装配,描述单个模型、固定装配体及铰链装配体在机器人世界中的存在,完成机器人的搭建。
最后,利用MAXScript结合3ds max、XML及OGRE技术实现了三维设计器系统设计,用三维设计器完成了模型信息的表达。
本文提出并实现的教育机器人三维设计器在使用过程中取得了较好的效果,对于教育机器人的开发具有重要的意义,为三维设计器在更大范围内得到充分应用提供了一个新的方向。