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机械臂作为机器人最主要的执行机构,对它的研究有着重要的意义。运用仿真技术进行诸如参数设置,调试等工作可以提高效率,节省成本。近年来发展起来的虚拟仿真技术可以实现三维环境的建立及实时与外界交互,因而越来越多地应用在机械臂仿真领域中。本课题在对比了常用的几种图形技术后,选用Java3D进行机械臂交互式三维场景生成及运动仿真的研究。本文以实验室的某型号四自由度机械臂为研究对象,成功设计实现了基于Java3D的机械臂运动仿真系统。结果表明,Java3D开发的机械臂三维运动仿真系统,效果逼真,而且适于网络传输,实现了既定的效果。此研究在机械臂仿真中具有很大的应用价值。本文主要内容为：(1)介绍了机械臂的运动学理论,采用标准的D-H参数法,对机械臂的正运动学进行分析并建立正运动学方程；采用解析法对关节角进行解耦运算,推导出逆运动学的封闭解析解。还分析了关节空间中轨迹规划的两种实现方法：三次多项式和五次多项式插值算法。这些为机械臂的虚拟运动仿真提供了理论基础。(2)三维虚拟场景的创建是机械臂运动仿真的重要环节。为了实现机械臂运动仿真系统基于网络的特征,在对比各种虚拟现实技术基础上,采用了Java3D与VRML相结合的方法。通过Loader接口导入机械臂关节的VRML造型文件并将其添加到Java3D场景图中进行装配,完成Java3D下机械臂仿真三维虚拟场景创建。(3)在Eclipse开发平台上基于MVC设计模式,运用Java和Java3D技术开发了机械臂三维仿真系统,具体实现了多视角浏览、运动学、轨迹规划及碰撞检测等子功能模块,通过人机交互界面,使机械臂运动与外界进行交互,逼真地模拟现实中机械臂三维运动。(4)基于传输控制协议(TCP)的网络通信方式实现数据的网络传输,最终建立了具有网络传输功能的机械臂三维仿真系统,使其具有良好的可扩展性和复用性。