基于WPF技术的水下机器人三维可视化控制系统.doc

基于WPF技术的水下机器人三维可视化控制系统　　　 杨超，徐筱龙，余琨，徐国华　　 （华中科技大学 船舶与海洋工程学院，湖北 武汉 430074）　　 摘要：海洋开发日益成为人们关注的热点，作为水下勘探的有效工具，水下机器人在弱观测、大时滞复杂海洋环境的三维可视化控制日益重要。在现有水下机器人的基础上，其使用WPF技术建立其PC机上的三维可视控制程序，包括3DSMAX的机器人几何建模，Expression Blend 2的三维可视界面设计和Visual Studio 2008的内部代码设计，达到了对机器人的操控和运动可视化，并取得了良好的视觉效果。在水池中进行了实体实验，验证了其在真实环境中的操作效果并记录有关数据。　 关键字：WPF；VS；Blend；3DSMAX；水下机器人　　　 中图法分类号: TP391　 3D Visual Control System of Underwater Vehicle on WPF　　 Yang Chao, Xu Xiao-long, Yu Kun, Xu Guo-hua　 (Underwater Technology Laboratory, School Of Naval Architecture and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, 430074, China)　 Abstract：The exploitation of marine has increasingly become a hot point. As an effective tool for underwater exploration, the control and visualization research of underwater vehicle in weak observation, large delay environment become more and more important. In this paper, it established 3D visual and control system by using WPF technology based on the existing underwater vehicle. It takes 3DSMAX as modeling, Expression Blend 2 as interface designing and Visual Studio 2008 as programming. Finally, the system can control the underwater vehicle and get better visual effect through programming. Compared with the result of the pool experiment, it approves the effect of the control system and records the relevant data.　　　 Key words: WPF; VS; Blend; 3DSMAX; Underwater Vehicle　　　 引言　　　 水下机器人作为探测海洋的有效手段，受到日益的重视。为了满足水下资源探测及特殊任务作业的需要，研究弱观测、大时滞复杂海洋环境下水下机器人的位姿、设备等状态信息的实时处理和界面显示方法，可降低其在特殊环境作业的难度并提高工作效率。为了减少文字数据信息带来的操作难度和负担，研究如何建立面向对象且实时性好的三维可视化控制系统变的十分必要，如夏威夷大学SAUVIM（Semi-Autonomous Underwater Vehicle for Intervention Missions）就采用这种系统对水下作业的机器人进行实时三维显示。三维可视化系统的建立基于三维图形平台，如OpenGL、VTK、OGRE、WPF [1-3]等，其中前三种平台均基于开发人员对未知对象中的特有的模型函数进行定量操作，且缺乏通用的图形化界面。而WPF（Windows Presentation Foundation）作为一套统一图形化系统，完全融合.NET开发环境中，为三维视场提供了强大而通用的3D模型的接口和控件。其文档和界面编辑、生成、修改方式整合化处理的模式为复杂界面设计提供了一种快速、高效的编程方法。[4-7]这种基于泛化图形环境下的三维视场的建立手段，是水下机器人三维可视化界面的理想选择。本文将提出一套基于WPF技术下针对弱观测复杂海洋环境的三维可视化视场界面设计方法，利用水下机器人多传感器的信息