| 摘要 | 第4-7页 |
| abstract | 第7-10页 |
| 1 绪论 | 第15-33页 |
| 1.1 研究背景 | 第15-18页 |
| 1.1.1 工业机器人及其教育的发展 | 第15-16页 |
| 1.1.2 虚拟实验室 | 第16-17页 |
| 1.1.3 虚拟现实技术 | 第17-18页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第18-27页 |
| 1.2.1 虚拟现实技术的研究现状 | 第18-19页 |
| 1.2.2 虚拟现实开发软件的研究现状 | 第19-22页 |
| 1.2.3 虚拟现实开发语言的研究现状 | 第22-23页 |
| 1.2.4 虚拟实验室的研究现状 | 第23-25页 |
| 1.2.5 机器人虚拟实验室的研究现状 | 第25-27页 |
| 1.3 本课题研究内容和意义 | 第27-31页 |
| 1.3.1 研究问题的提出 | 第28-30页 |
| 1.3.2 课题研究内容 | 第30页 |
| 1.3.3 研究意义 | 第30-31页 |
| 1.4 本章总结 | 第31-33页 |
| 2 虚拟实验室框架和设计流程 | 第33-43页 |
| 2.1 基于虚拟技术的虚拟实验室理论框架 | 第33-35页 |
| 2.1.1 虚拟实验室的概念 | 第33-34页 |
| 2.1.2 虚拟实验室的技术模型 | 第34页 |
| 2.1.3 虚拟实验室的理论框架 | 第34-35页 |
| 2.2 创建虚拟实验室的一般原则 | 第35-37页 |
| 2.3 机器人虚拟实验室的设计流程 | 第37-41页 |
| 2.3.1 虚拟实验室的功能和性能分析 | 第37-39页 |
| 2.3.2 虚拟实验室的内容分析 | 第39-40页 |
| 2.3.3 虚拟实验室的结构分析 | 第40-41页 |
| 2.4 本章小结 | 第41-43页 |
| 3 机器人虚拟实验室和三维建模研究 | 第43-73页 |
| 3.1 机器人虚拟实验室建构模型 | 第43-50页 |
| 3.1.1 机器人虚拟实验室开发框架 | 第43-44页 |
| 3.1.2 机器人虚拟实验室硬件系统 | 第44-45页 |
| 3.1.3 机器人虚拟实验室软件系统 | 第45-50页 |
| 3.2 基于Qt和Ogre3D的机器人虚拟实验室系统研究 | 第50-58页 |
| 3.2.1 机器人虚拟实验室系统开发工具 | 第50-53页 |
| 3.2.2 机器人虚拟实验室系统模块化功能结构 | 第53-54页 |
| 3.2.3 机器人虚拟实验室系统模块化功能实现方法 | 第54-58页 |
| 3.3 基于Ogre3D的工业机器人三维建模研究 | 第58-65页 |
| 3.3.1 工业机器人主要结构 | 第58-59页 |
| 3.3.2 机器人三维模型的建立与转换 | 第59-65页 |
| 3.4 虚拟环境中机器人三维模型显示方法 | 第65-70页 |
| 3.4.1 虚拟环境的创建和初始化 | 第66-68页 |
| 3.4.2 虚拟机器人模型的显示与初始化 | 第68-70页 |
| 3.5 机器人虚拟实验室整体系统展示 | 第70-71页 |
| 3.6 小结 | 第71-73页 |
| 4 坐标变换虚拟实验系统 | 第73-87页 |
| 4.1 坐标变换的数学模型 | 第73-78页 |
| 4.1.1 齐次变换矩阵 | 第73-76页 |
| 4.1.2 Denavit-Hartenber方法 | 第76-78页 |
| 4.2 坐标变换虚拟实验 | 第78-84页 |
| 4.2.1 Euler-angle教学实验 | 第79-80页 |
| 4.2.2 RPY角变换虚拟实验 | 第80-81页 |
| 4.2.3 转轴/角度变换虚拟实验 | 第81-82页 |
| 4.2.4 单位四元数变换虚拟实验 | 第82-83页 |
| 4.2.5 DH参数虚拟实验 | 第83-84页 |
| 4.3 教学效果实验对比 | 第84-85页 |
| 4.4 本章小结 | 第85-87页 |
| 5 六自由度机器人运动学虚拟实验系统 | 第87-129页 |
| 5.1 六自由度机器人连杆描述及虚拟实现 | 第87-90页 |
| 5.1.1 数学模型 | 第87-89页 |
| 5.1.2 虚拟实现过程 | 第89-90页 |
| 5.2 正运动学虚拟实验 | 第90-95页 |
| 5.2.1 正运动学数学模型 | 第90-91页 |
| 5.2.2 正运动学虚拟实验系统创建 | 第91-92页 |
| 5.2.3 正运动学虚拟实验实例 | 第92-95页 |
| 5.3 机器人工作空间分析虚拟实验 | 第95-108页 |
| 5.3.1 六自由度机器人的工作空间 | 第95-99页 |
| 5.3.2 判别空间某位姿是否位于机器人工作空间 | 第99-106页 |
| 5.3.3 判断空间某一位姿是否位于机器人工作空间虚拟实验 | 第106-108页 |
| 5.4 逆运动学虚拟实验 | 第108-115页 |
| 5.4.1 逆运动学数学模型 | 第109-112页 |
| 5.4.2 逆运动学虚拟实验系统 | 第112-115页 |
| 5.5 速度分析虚拟实验 | 第115-121页 |
| 5.5.1 机器人雅各比矩阵 | 第116-117页 |
| 5.5.2 正向速度数学模型 | 第117页 |
| 5.5.3 逆向速度数学模型 | 第117-118页 |
| 5.5.4 机器人速度虚拟实验 | 第118-121页 |
| 5.6 奇异性分析虚拟实验 | 第121-127页 |
| 5.6.1 奇点解耦分析 | 第122-123页 |
| 5.6.2 腕关节奇异 | 第123页 |
| 5.6.3 臂关节奇异 | 第123-124页 |
| 5.6.4 机器人奇异性虚拟实验 | 第124-127页 |
| 5.7 小结 | 第127-129页 |
| 6 六自由度机器人动力学虚拟实验系统 | 第129-149页 |
| 6.1 机器人动力学模型 | 第129-138页 |
| 6.1.1 考虑关节电机的动力学模型 | 第129-131页 |
| 6.1.2 机器人动力学模型 | 第131-137页 |
| 6.1.3 数学模型分析 | 第137-138页 |
| 6.2 机器人运动学和动力学参数 | 第138-139页 |
| 6.3 正向动力学虚拟实验 | 第139-144页 |
| 6.4 逆向动力学虚拟实验 | 第144-148页 |
| 6.5 小结 | 第148-149页 |
| 7 结论与展望 | 第149-153页 |
| 7.1 结论 | 第149-150页 |
| 7.2 创新点 | 第150页 |
| 7.3 展望 | 第150-153页 |
| 参考文献 | 第153-161页 |
| 致谢 | 第161-163页 |
| 作者简介 | 第163-164页 |
