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4.1 机构简化 12
4.2 正向运动学 12
4.3 逆向运动学分析 13
4.4 本章小结 14
5 夹持动作的力学分析 16
5.1 碰撞检测 16
5.2 夹持力计算 16
5.3 本章小结 17
6 控制模块设计 18
6.1 按钮动作设计 18
6.2 动画制作设计 19
6.2.1 双缓存技术 20
6.2.2 动画制作 20
6.3 本章小结 22
7 人机交互界面设计 23
7.1 单文档多视图窗口 23
7.1.1 MFC程序 23
7.1.2 窗口分割 23
7.2 工作区域窗口 24
7.3 模型动画窗口 24
7.3.1 OpenGL语言环境 24
7.3.2 光照设计 25
7.4 总体界面 25
7.5 本章小结 25
结 论 26
致 谢 27
参考文献28
附录A 视图函数 30
附录B 地形绘制函数 47
1 引言
在一些不适合人类直接参与的作业或者进入的场合中，如在对海洋资源的开发、对外太空星球的探索等环境中，机器人发挥着越来越重要的作用，往往成为替代人进行作业的不二选择。80年代，遥操作技术的发展，极大改善了机器人的作业水平[1]。
伴随着科技的发展，但是如果要实现在操作环境中，机器人能够自主地进行判断和行动，则受到机器人机构部件、机器人人工智能等多种条件的限制[3]。通过交互技术，较好实现人对机器人的控制。在交互技术中，大致分为人与机器的交互，机器与环境的交互两种。前者指在非确定性环境中，由于机器人的非智能型，可由人替代机器人做大的规划决策，侧重控制；后者则实现在恶劣环境下，机器人替代人进行作业，侧重操作。其中，临场感技术是交互技术的核心[3]。
1.1 临场感技术概述
临场感技术主要指在远地进行操作作业的被遥控机器人，能够通过通讯工具，将其自身与物体的交互信息，或与周边环境的交互信息（其中包括图像在内的视觉信息、力学信息等），回传给本地的操作者，使操作者在未直接参与作业的情况下，能够真实直接地感受到被控制机器人的所处情况，仿佛自身来到作业环境中，进行作业一般。临场感技术的发展，有助于操作者更好地完成遥控作业任务，更侧重于操作者在远地环境中的再现[1]。
临场感技术的大致运行流程如图1.1，其中包括操作者、主机器人、通讯环节、从机器人和环境五个环节。第一步，操作者向主机器人发出运动命令（例如移动、旋转等指令），操控主机器人进行移动或旋转；第二步，主机器人在接收到运动指令，并执行完操作者运动指令后，将其运动信息，通过通讯环节传给在远地的从机器人，从而控制从机器人的运动；第三步，从机器人接收住机器人发来的运动信息，在操作指令的控制下，进行运动，同周围物体或者环境进行交互。待交互完毕后，从机器人又将自己的运动信息（包括图像在内的视觉信息、力学信息等），通过通讯环节反馈传递给本地主机器人，使操作者能够直接感受到现场作业情况，真实感受到从机器人与周边物体或环境的交互情况，从而可以在远地做出准确有效的判断，及时发出控制指令，控制从机器人完成作业任务。
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