云计算作为一种新兴先进的技术,凭借其可弹性扩容、费用低廉等优点,在各行各业中都得到了广泛应用。随着实体制造业和机器人技术的进步以及互联网产业不断向物联网产业靠拢,云计算的应用场景再一次得到拓宽。本课题利用云计算技术,根据实际需求,开发了一款云机器人交互系统软件,该系统包括服务端和客户端两部分,为远程监控机器人提供了许多实用功能,例如:服务端提供了虚拟网关接口,为开发人员快速接入云平台进行实验测试提供了途径。论文完成的主要工作如下:(1)设计基于云端的机器人交互系统的总体架构。该系统主要由基于MQTT协议的云消息实时推送引擎、云交互基础平台、机器人客户端软件以及机械臂模拟器四部分组成。其中云消息实时推送引擎用于监控指令的持久化和转发;云交互基础平台作为服务端,用于资源的存储和管理、用户认证授权、自定义云监控器、监控面板渲染以及提供统一的平台接入网关,同时它是其他服务端模块的统一调度器;机器人客户端软件整合了虚拟网关、语音识别、手势识别等模块,将其接入云交互基础平台服并用于远程监控实验及作为虚拟机械臂的上位机;虚拟机械臂用于仿真四自由度机械臂的运动学,在本系统中作为远程监控的目标对象,并提供基于TCP通信的二次开发接口。(2)基于Unity3D游戏引擎构建机械臂运动学仿真软件。首先完成四自由度机械臂正、逆运动学分析工作,对于运动学逆解,比较了代数法、几何法并分析了它们的应用场合;推导了Bresenham插补算法实现多轴联动的原理;使用Solidworks建立机械臂三维模型,并借助3DMax软件进行格式转换,最后导入Unity3D完成开发。(3)在云端环境部署Mosquitto代理服务器,完成功能与性能测试,并采用Spring Boot、Mybatis等框架开发了系统服务端软件。设计了云监控器自定义以及监控面板自动渲染等核心功能,同时对外暴露了RESTful风格的统一网关接口,并将公共接口封装为虚拟网关动态链接库以供客户端便捷接入云服务端;在Windows操作系统之上开发了机器人交互客户端软件并接入云平台,并集成了基于微软语音API、百度语音API实现的语音识别及合成模块和基于Open CV视觉库中的模板匹配算法实现的静态手势识别模块。最后根据指标要求,完成了整合之后的系统功能测试工作。调试了各个功能模块,结果符合预期,验证了本系统设计的合理性与实用性,为后续工程应用打下了坚实的基础。