个人资料整理仅限学习使用面向排爆机器人的虚拟仿真训练系统设计与实现王田苗，李雪雯，孟偲，梁建宏<北京航空航天大学机器人研究所 , 北京 100083）摘要 针对排爆机器人使用和训练的需求，设计并实现了一套排爆机器人虚拟仿真训练系统。首先分析了排爆机器人的结构，针对一种通用结构设计的排爆机器人设计了仿真训练系统的结构，并对仿真系统的几何建模、运动模型和碰撞检测进行了分析，最后实现了排爆机器人虚拟仿真训练系统。该系统使操作手能够熟悉并掌握排爆机器人的操作。关键词： 排爆机器人，几何建模，运动建模，虚拟仿真0 引言9.11 事件以后反恐防爆受到越来越多的重视，采用机器人代替人员检查、转移和排除危险物品是目前在反恐防爆行动中保护人员安全的一种重要手段，在军事中越来越多的军事机器人也获得发展应用。在海湾、波黑及科索沃战场上，无人机已经成为战争取胜的重要技术手段；在伊拉克和阿富汗，Andros和 PACKBOT等军用机器人为美军排除爆炸物、扫除地雷，探测并火力清理洞穴，极大地减少了美军的伤亡。机器人的优势在于它对各种恶劣环境有很大的承受能力，可完成许多士兵无法完成的工作，此外，在未来的战场上，越来越多的新式武器和大规模杀伤武器对士兵的生命也构成了极大的威胁，因此采用机器人代替战斗员，将是低战争代价的选择[1][2][3][4][5]。针 对 未 来 战 争 和 目 前 反 恐 形 势 的 需 求 ， 英 、 美 等 国 家 研 制 了 多 种 类 型 的 排 爆 机 器 人 ， 如Wheelbarrow 、SuperM 、Hadrian 、TSR200、Packbot、 super-DII 等，都在战争或反恐排爆中发挥了重要的作用。但机器人的代价不菲，而操作人员又必须经过反复练习方能在实战中应用，这样的训练代价较高，如训练中出现故障、损毁等必然直接影响实战应用。因此一种新的模式应运而生——虚拟仿真训练，即操作人员在仿真环境中控制虚拟机器人进行训练，从而实现低代价、高质的训练[6][7] [8][9][10]。本文分析了排爆机器人的结构，开发了一套面向排爆机器人的虚拟仿真训练系统；设计了该系统的结构；并讨论了系统的建模和实现问题，对关键运动进行了数学建模分析。该系统实现了机器人基本功能的训练和常见排爆任务的虚拟仿真训练，目前整个系统已经交付武警。1 排爆机器人常见结构分析排爆机器人的外形不一定要像人，但要能模仿人的动作，能帮助或部分代替人完成复杂危险的任务，就要求排爆机器人能在...
