(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210508759.5 (22)申请日 2022.05.11 (71)申请人 沈阳化工大 学 地址 110142 辽宁省沈阳市经济技 术开发 区11号街 (72)发明人 陈永祯　连莲　 (74)专利代理 机构 沈阳技联专利代理有限公司 21205 专利代理师 张志刚 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种机械臂三维仿真示教系统 (57)摘要 一种机械臂三 维仿真示 教系统， 涉及一种机 械示教系统， 该系统是基于Open GL开放图形库作 为内核， 使用C++程序开发语言在QT平台上开发 的一款三维仿真系统， 该系统可以展示通过 OpenGL绘制的三维模型， 也可以导入在第三方构 造的三维模型， 可 以实时的观察机械臂的状态。 除此之外， 可 以手动控制机械臂各关节的角度， 使之处于有利位置； 通过导入外部的算法程序和 数据， 自动控制机械臂的位姿。 本发明具有明确 清晰， 方法验证有效等特点， 可广泛用于机械臂 仿真， 教学示教。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 115139297 A 2022.10.04 CN 115139297 A 1.一种机械臂三维仿真示教系统， 其特征在于， 所述系统包括两个模块： 三维可视化和 控制仿真模块； 三维可视化包括三维模型的绘制， 机械臂的导入， 引入冯氏光照， 摄像机系 统， 天空盒， 模型的变换； 控制仿真包括机械臂的控制， 模块的搬运， 机械臂的路径规划， 嵌 入外部算法执行程序； 所述三维模型 的绘制模块， 通过绘制三维模型 的顶点， 纹理， 着色器 元素显示三 维模型在系统中； 所述机械臂的导入模块借助外部三 维软件构 造的机械臂导入 到系统中， 支持三 维格式的导入； 所述引入冯氏光照模块， 其三 维模型和机械臂真实有光照 阴影， 有现实效果； 所述摄像机系统模块， 通过鼠标拖动控制摄像机的角度， 通过键盘控制 摄像机的位置， 观察模型各角度方位； 所述天空盒模块， 包裹这整个系统的外 围， 仿真操作 环境中执行各种任务； 所述模型的变换模块， 通过位移、 旋转、 缩放改变三维模块和机械臂 的现有状态； 所述机械臂的控制模块， 控制机械臂的各关节角度， 使机械臂完成任务， 达到 示教效果。 2.根据权利要求1所述的一种机械臂三维仿真示教系统， 其特征在于， 所述模块的搬运 模块， 控制机 械臂的位置和角度， 更 换故障模块， 使机器正常作业。 3.根据权利要求1所述的一种机械臂三维仿真示教系统， 其特征在于， 所述机械臂路径 规划模块， 其事先告诉机械臂要去执行 的任务， 规划最短路径， 到达指定位置， 执行指定的 任务。 4.根据权利要求1所述的一种机械臂三维仿真示教系统， 其特征在于， 所述嵌入外部算 法执行程序模块， 其系统执行外部c++或者matlab代码， 导入一个外部机械臂， 执行matlab 代码， 解机 械臂数据， 实现机 械臂运动控制。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115139297 A 2一种机械臂三维仿真示教系统 技术领域 [0001]本发明涉及一种机 械示教系统， 特别是 涉及一种机 械臂三维仿真示教系统。 背景技术 [0002]工业制造领域任务过程中， 由于机械臂的造价成本， 操作的复杂性， 许多实验往往 很难进行实际实施。 高成本和高风险性的特点， 在执行工业制造任务时， 必须进 行无数次的 实验操作， 这些成本都是极高的。 现实的环境和不可抗力的影响， 致使专业人员必须考虑最 坏的影响， 还有突发状况的应对策略。 这 就对工业制造任务带来极大的挑战。 [0003]在示教领域， 三维模型有很多格式， 基本上每个厂家都会有一个自己的三维模型 格式， 而且 大多不会兼容， 这就对于研究机器人仿真造成了困难， Mat lab对于数据和求解很 方便， 但是对于三维模型演示又很吃力， 需要既可以读取求 解数据又 可以演示仿真。 发明内容 [0004]本发明的目的在 于提供一种机械臂三维仿真示教系统， 该系统基于OpenGL开放图 形库作为内核， 使用C++程序开 发语言在QT平台上开 发的一款三 维仿真系统， 该系统可以展 示通过OpenGL绘制的三维模型， 也可以导入在第三方构造的三维模型， 可以实时的观察机 械臂的状态。 除此之外， 可以控制机械臂各关节的角度， 可以嵌入外部程序代码， 控制三维 模型的变换。 本发明具有明确清晰， 方法验证有效特点， 广泛用于 机械臂仿真， 教学示教。 [0005]本发明的目的是通过以下技 术方案实现的： 一种机械臂三维仿真示教系统， 所述系统包括两个模块： 三维可视化和控制仿真 模块； 三维可视化包括三维模型的绘制， 机械臂的导入， 引入冯氏光照， 摄像机系统， 天空 盒， 模型的变换； 控制仿 真包括机械臂的控制， 模块的搬运， 机械臂的路径规划， 嵌入外部算 法执行程序； 所述三维模型 的绘制模块， 通过绘制三维模型 的顶点， 纹理， 着色器元素显示 三维模型在系统中； 所述机械臂的导入模块借助外部三维软件构造的机械臂导入到系统 中， 支持三维格式的导入； 所述引入冯氏光照模块， 其三维模型和机械臂真实有光照阴影， 有现实效果； 所述摄像机系统模块， 通过鼠标拖动控制摄像机的角度， 通过键盘控制摄像机 的位置， 观察模型各角度方位； 所述天空盒模块， 包裹这整个系统的外围， 仿真操作环境中 执行各种任务； 所述模型的变换模块， 通过位移、 旋转、 缩放改变三维模块和机械臂的现有 状态； 所述机械臂的控制模块， 控制机械臂的各关节角度， 使机械臂完成任务， 达到示教效 果。 [0006]所述的一种机械臂三维仿真示教系统， 所述模块的搬运模块， 控制机械臂的位置 和角度， 更 换故障模块， 使机器正常作业。 [0007]所述的一种机械臂三维仿真示教系统， 所述机械臂路径规划模块， 其事先告诉机 械臂要去执行的任务， 规划最短路径， 到 达指定位置， 执 行指定的任务。 [0008]所述的一种机械臂三维仿真示教系统， 所述嵌入外部算法执行程序模块， 其系统 执行外部c++或者matlab代码， 导入一个外部机械臂， 执行matlab代码， 解机械臂数据， 实现说　明　书 1/3 页 3 CN 115139297 A 3