一种水下机器人仿真展示系统及仿真方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106600666A(43)申请公布日2017.04.26(21)申请号201611176223.9(22)申请日2016.12.19(71)申请人河海大学常州校区地址213022江苏省常州市新北区晋陵北路200号(72)发明人杨逸飞朱晓璐(74)专利代理机构常州市科谊专利代理事务所32225代理人孙彬(51)Int.Cl.G06T13/20(2011.01)G06T15/00(2011.01)G06T19/00(2011.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种水下机器人仿真展示系统及仿真方法(57)摘要本发明涉及一种水下机器人仿真展示系统及其仿真方法，本水下机器人仿真展示系统包括：运动模型仿真部分和实景仿真部分，其中所述运动模型仿真部分适于模拟水下机器人运动；以及所述实景仿真部分适于模拟水下环境。所述运动模型仿真部分包括：指令交互模块、碰撞检测模块和动作关联模块，所述实景仿真部分包括：特效渲染模块、三维视角模块和DEMO播放模块。本发明能够使水下机器人在水下环境中对其工作动作、环境进行仿真展示，便于观察者能够清楚的观察水下机器人的状态，分析其运动过程，能够获得机器人足够的水下作业数据，以完善真实水下机器人的参数设计。CN106600666ACN106600666A权利要求书1/2页1.一种水下机器人仿真展示系统，其特征在于，包括：运动模型仿真部分和实景仿真部分，其中所述运动模型仿真部分适于模拟水下机器人运动；以及所述实景仿真部分适于模拟水下环境。2.根据权利要求1所述的水下机器人仿真展示系统，其特征在于，所述运动模型仿真部分包括：指令交互模块、碰撞检测模块和动作关联模块；其中所述指令交互模块适于输入控制指令；所述碰撞检测模块适于使水下机器人在发生碰撞后，停止工作，并对所载入的水下机器人的模拟模型的边界坐标进行划分检测；所述动作关联模块适于控制水下机器人各运动组件匹配活动；以及若两模拟模型的边界坐标接近且具有重叠预期时，则通过碰撞检测模块停止水下机器人动作；当获得相交控制指令后，使两模拟模型完成重叠穿越。3.根据权利要求2所述的水下机器人仿真展示系统，其特征在于，在所述动作关联模块中将水下机器人整体运动设定为父运动，水下机器人每一个运动组件的运动设定为子运动。4.根据权利要求3所述的水下机器人仿真展示系统，其特征在于，所述实景仿真部分包括：特效渲染模块、三维视角模块和DEMO播放模块。5.根据权利要求4所述的水下机器人仿真展示系统，其特征在于，所述特效渲染模块适于模拟水下环境中的波浪效果或粒子效果；所述三维视角模块采用全局坐标系和局部坐标系叠加方式实现，以适于使用者选择第一人称仿真视角或第三人称仿真视角；所述DEMO播放模块适于在模拟的水下环境中添加音视频信息。6.一种仿真方法，其特征在于，所述仿真方法适用于水下机器人仿真展示。7.根据权利要求6所述的仿真方法，其特征在于，所述仿真方法适用于水下机器人仿真展示的方法包括如下步骤：步骤S1，建立水下机器人的至少一个模拟模型；步骤S2，模拟水下环境；以及步骤S3，将水下机器人载入模拟水下环境中进行仿真展示。8.根据权利要求7所述的仿真方法，其特征在于，所述步骤S1中建立的模拟模型由运动模型仿真部分控制；所述运动模型仿真部分包括：指令交互模块、碰撞检测模块和动作关联模块；其中所述指令交互模块适于输入控制指令；所述碰撞检测模块适于使水下机器人在发生碰撞后，停止工作，并对所载入的水下机器人的模拟模型的边界坐标进行划分检测；所述动作关联模块适于控制水下机器人各运动组件匹配活动；以及若两模拟模型的边界坐标接近且具有重叠预期时，则通过碰撞检测模块停止水下机器人动作；当获得相交控制指令后，使两模拟模型完成重叠穿越。9.根据权利要求8所述的仿真方法，其特征在于，2CN106600666A权利要求书2/2页所述步骤S2中模拟水下环境，则通过实景仿真部分实现水环境模拟；其中所述实景仿真部分包括：特效渲染模块、三维视角模块和DEMO播放模块；所述特效渲染模块适于模拟水下环境中的波浪效果或粒子效果；所述三维视角模块采用全局坐标系和局部坐标系叠加方式实现，以适于使用者选择第一人称仿真视角或第三人称仿真视角；所述DEMO播放模块适于在模拟的水下环境中添加音视频信息。10.根据权利要求9所述的仿真方法，其特征在于，所述三维视角模块包括：与观察者对应的第一矩阵，与被观察对象对应的第二矩阵，该被观察对象为模拟模型，以及将投影变换矩阵设定为第三矩阵；所述三维视角模块的工作方法包括：设定观察者初始位置为全局坐标系原点，观察者位置仅在全局坐标系下变化，将观察者位置的变化保存在所述第一矩阵中；设定被观察对象初始位置为局部坐标系