3 机器人系统建模与仿真 

机器人是一个复杂控制系统。利用计算机仿真的方法通过模拟复杂系统中个别的行为，计算机模拟一个虚拟的环境，这些个别可以方便地在这一环境下进行演化，这样系统中复杂行为就可以不断地执行。

建立模型是人类改造世界的一大壮举，也是人类认识世界的一项创造，是科学界进行探索的根本方法。整体性和和还原特性是构建模型过程中需要综合考虑的两大因素，同时还需要将计算机的技术加以融合，因此这一方法在相对较为复杂的系统研究中有着举足轻重的作用。为研究复杂系统，探索其中的奥秘，科学家在不同视角针对复杂系统分别建立了模型。系统模型以某种特定形式提供有有关系统的内容，它再现了系统在某一方面的本质特性。

系统多方面的特性造成了系统的复杂性，系统模型是现实系统的一种再现，它对系统进行描述与抽象，一般不针对系统对象本身。从研究目的来看，多数系统没有必要考虑其全部属性，因此，系统工程研究的目的不同，选取的系统模型也就不同。对于建立系统模型有多方面的需要：系统开发的需要，经济上的考虑，安全上考虑，时间上的考虑。系统模型具有易操作性，易理解特点，使用它便于多方案分析比较。因为在客观世界中不同事物具有同型性，所以完全可以在系统分析过程中用系统模型代替真实系统进行分析，所以才需要建立系统模型[4]。

在科学实验过程中，人们常常用模拟的方法，探讨现象和学科规律。在计算机出现之后，虚拟实验和虚拟方法已成为一种新的实验方法和研究方法。用传统的研究方法对一些大型复杂系统进行研究往往事倍功半，有时甚至根本无法对其进行试验。然而采用虚拟仿真的方法却能够弥补这方面的不足，使复杂系统试验也变得可行。在从事人工什么研究过程中，虚拟仿真也发挥着举足轻重的作用。

通过计算机对实际机器人系统的进行模拟。机器人系统仿真可以通过单机或多台机器人组成的工作站或生产线实现。计算机仿真可以通过交互式图形技术和机器人学等，在计算机中生成机器人的几何图形，并将其进行三维显示，用以确定机器人的本身变化以及外界工作环境的状况。合理有效地使用仿真软件或工具，可以在加工制作样机和生产过程前模拟出一个实体，从而减少不必要的工作，大幅提高研发和生产效率[7]。