相比于六自由度机械臂,五自由度机械臂具有结构简单,生产和设计的成本低等特点,同时它能够完成大部分六自由度机械臂所应用的场合(如焊接、喷漆等),具有较高的研究价值和广阔的应用前景。将机械臂进行有效应用的关键因素之一是虚拟仿真技术,能逼真地显示机械臂经过规划后的动作效果。在实际应用中,六自由度机械臂的仿真软件已经比较成熟,但能用于五自由度的还不多见。本文以自主设计研制的五自由度机械臂为研究对象,结合虚拟现实技术实现了基于VC++的机械臂仿真系统,其功能包括运动仿真、轨迹规划、关节控制等等。该仿真系统能够完成既定的仿真任务,并具有逼真的仿真显示效果。结合研究目的,本文的主要内容如下:1)首先对五自由度机械臂进行运动学建模,利用D-H表示法建立了该机械臂的模型,通过杆坐标系的变换矩阵相乘求出机械臂的正运动学的解;在分析运动学逆解难点的基础上,提出求解方法并求得运动学逆解。2)运用UML面向对象的建模方法对仿真软件进行了整体分析,从软件的功能需求中总结主要用例,包括模型仿真显示、轨迹规划、机械臂关节控制和运动学建模等用例,据此得出仿真软件主要功能模块。从功能需求出发分析了各功能模块的输入输出量,并据此设计了软件的界面等。3)在VC++环境中结合OpenGL基础程序框架,建立仿真绘图场景,通过导入机械臂的关节模型的方式来实现机械臂的绘制,实现模型仿真显示。介绍了机械臂轨迹规划的实现过程,以及仿真系统与关节控制器通信的实现。4)介绍本仿真软件中机械臂轨迹规划实现的方法,包括在笛卡尔空间坐标中的直线轨迹规划和圆弧轨迹规划的插值方法。