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智能轮椅的运动学分析 智能轮椅的运动学分析

格式:word 上传:2022-06-25 15:10:41

《智能轮椅的运动学分析》修改意见稿

1、“.....根据本课题研究的要求,本人也基于人工势场法设计了个简易的智能轮椅路径规划方法。利用的强大功能,编写个比较简单的程序运行后得到个直观的路径图,在图像上不但有各种随机分布的形状不规则的障碍物而且还有物体行走时避开障碍物的具体行走路线。下面我们将会对该方法的代码做详细的介绍。首先要制定系列的参数比如说起点位置终点位置引力的增益细数斥力的增益系数障碍物与移动物体的影响距离在这个范围内物体才能受到障碍物斥力的影响步长障碍物的坐标点以及障碍物个数在程序中具体的参数设置为起点位置计算引力需要的增益系数斥力计算的增益系数,由自己决定。障碍物与移动物体的影响距离,由自己决定。步长目标坐标,,,,,,障碍物坐标障碍个数最后通过软件的基本命令把机器人避障的效果图显示出来。使用命令就能把开始时设定的所需要的势场点连接起来组成个个障碍物,只需要依次输入各个势场点的轴坐标以及轴坐标就能办到。当然了,如果没有特殊说明的话指令是是不能叠加的,也就是说在生成的图像上只能输出个障碍物......”

2、“.....我们就要用到命令了,它的作用就是能够重复输出我们设定的障碍物。还要用到指令对图中的各个元件进行注解指令用于标注图像的名称。把障碍物势场点起点终点无障路径分别用不同的标记画出并显示出来,具体代码为具体代码如下,轴,轴障碍物,势场点,目标,初始位置,无障路径人工势场法路径规划,,点击,便可以得到机器人基于人工势场法的路径规划图如所示轴轴人工势场法路径规划障碍物势场点目标初始位置无障路径图机器人基于人工势场法的路径规划图我们也可以通过给定的参数来改变输出的路径规划图。比如说可以通过改变参数引力系数由变为来观察运动路径的变化,我们可以得到输出的图像为轴轴人工势场法路径规划障碍物势场点目标初始位置无障路径图改变图例颜色坐标位置的规划图轴轴人工势场法路径规划障碍物势场点目标初始位置无障路径图增加障碍物数量的路径规划图如图所示,我们可以通过改变障碍物的位置参数来改变无障路径的轨迹。假设在图中的无障路径中添加了个障碍物,它的势场点的坐标分别为......”

3、“.....从上面的实验中我们可以看出,只要给定了障碍物的位置使用人工势场法可以非常方便地输出轮椅的路径规划图像。当然了,我们也可以在代码中做些小的改动,来实现图例颜色形状位置的改变,这切的改动都比较简单方便,来达到美化输出的路径规划图的效果。第章运动学仿真与验证分析机器人学是门综合多领域学科的新兴技术,在国内外都得到了快速积极的推广以及发展。目前越来越多的院校都已经开设了关于机械人学科方面的课程,但是在现实生活中本学科的开设也会受到很多客观因素的影响,其中难度最大的要数机器人运动实验了。首先机器人的造价比较昂贵不太可能让个初学者调试使用第二院校也没有这么多的机器人储备来做到人手台用于教学。所以般情况都是在老师亲自完成实验的情况下我们记录实验数据,然后通过仿真的方法来验证数据的真实可靠性。我国从年代初开始应用数字计算机进行仿真,也可以称得上是业界的强者了。由于本课题所选的智能轮椅连学校也没有配备......”

4、“.....在这样的基础上运用基于的机器人工具箱来实现正运动学以及逆运动学的模拟仿真。它是由公司在年推出的套高性能的数值计算和可视化数学软件,被誉为巨人肩上的工具。计算机仿真的基本内容包括系统模型算法计算机程序设计与仿真结果显示分析与验证等环节。因为工具箱内包含了机器人学中许多必要的函数方程比如说函数可以比较轻松地完成机器人运动学或者其他方面的图象仿真,并且可以非常直观对比出机器人试验数据的正确与否,为机器人的研究带来了非常大的便利。机器人研究中经常使用矩阵的形式来描述各个关节的位置以及姿态,具有个关节的机械臂在进行旋转或者平移变换时会带来大量的角度运算,如果依靠人力手算将会是项非常浩大的工程但是如果使用机器人工具箱就会变得简单多了。举个例子,如果要求机械臂在轴方向上平移米,使用函数功能可以得到它的坐标变换为,,绕轴旋转可以表示为对目标机械臂进行仿真时需要用到第二章节所讲的法以及机械臂的各个参数,利用机器人工具箱附带的函数功能来构建机械臂的关节......”

5、“.....参数表示选用标准参数,另外还可以选用它的意思是改进后的参数。五个参数分别代表扭转角杆长关节角偏距以及关节类型。第二章节中我们给出了机械臂的参数表如所示表机械臂的参数表关节序号下步,我们就要在中建立机械臂的模型,使用以下语句即可实现展望机器人技术与应用蔡自兴机器人学清华大学出版社,熊有伦机器人学机械工业出版社,č,čč徐国华,谭民移动机器人的发展现状及其趋势机器人技与应用机器人学导论北京电子工业出版社,,崔秀海车载导航算法的研究与实现哈尔滨哈尔滨工业大学,张祺,杨宜民基于改进人工势场法的足球机器人避障控制机器人陈宁智能机器人动态路径规划研究武汉华中科技大学,陈婷基于混沌人工势场法的多足球机器人的路径规划成都成都理工大学,与工程应用北京电子工业出版社,陈伯石电力拖动自动控制系统第版北京机械工业出版社,薛定宇,陈阳泉系统仿真技术与应用北京清华大学出版社,为了验证正运动学分析的正确与否我们取所有值为......”

6、“.....末端位姿如图所示图机械臂的初始位置仿真模型图机械臂末端位姿从图可以看出机械臂的值为,值为,由于我们可以计算出机械臂的值,与图中的数据相符合,所以正运动分析是正确的。下面我们来进行逆运动仿真验证。这个过程我们首先假设到所有关节角都为,的旋转只是为了更好地夹取物体不能决定机械臂的末端位置所以取,这样做是为了方便运算。接下来我们需要在中手动输入关节角的弧度值为得到各个关节角度为时,机械臂的仿真模型以及末端位姿如图,所示图机械臂的仿真模型图图各关节角为时机械臂的末端位姿确定了到的值,根据第二章中的公式可以求出机械臂末端位姿的矩阵表达式,然后依据逆运动求解公式逆向求得到的值,与之前假设的值相比较来证明逆运动学分析的正确性,利用软件的计算功能能够大大地简化运算过程点击可以得到的计算值由此可以得出的机械臂末端位姿表达式的最终位姿矩阵为上面的计算中为了方便运算用来代替......”

7、“.....得到的机械臂的参数表如表所示表移动机械臂的参数表关节序号逆运动求解得出的个关节角度的值与开始时假设的角度值相等都为,所以第二章节中的逆运动分析是正确的。第章总结在现实生活中,研究六个自由度的机器人的正逆运动学具有很大的意义。在世纪的今天,机器人已经成为人类社会必不可少的组成部分,无论是在工业生产还是在科学研究中机器人都能发挥极其巨大的作用。在竞争日趋火热的航天领域中机器人的作用显得尤为突出。如果我们能够充分地掌握机器人的运动控制原理,将机器人的灵活性稳定性精确性最大限度的发挥出来那么未来的生产管理效率将会得到个质的提升。本课题在研究智能轮椅的运动学分析的基础上,总结了些课题研究的最终结果以及结论如下提出了智能轮椅的概念,阐述了它的研究背景以及研究意义,对国内外智能轮椅的研究现状做了个对比,分析了智能轮椅目前拥有的功能以及需要改进的地方并且对智能轮椅日后的工业化生产做了比较详细的分析......”

8、“.....并且提出了运动学分析的求解方程与算法。进行正运动学分析时相对比较简单,只需要将各个关节的变换矩阵相乘就能得到机械臂末端位姿的矩阵进行逆运动分析求解过程比较复杂,是对正运动分析过程的逆向推导过程,需要我们认真仔细的态度去面对。不同的机械臂模型其关节之间的变换矩阵也会有很大的区别,需要我们查阅大量的文献来进行总结。在六自由度机器人位置逆解的特征值算法的基础上,通过设计实现矩阵类和机器人位置反解类来实现仿真的机器人位置逆解算法。满足了机器人仿真系统对准确性和数值稳定性的要求。利用基于的机器人工具箱对研究的机械臂进行运动学仿真,得出机械臂运动到不同位姿时的模型。根据模型图的坐标来验证第二章节中提出的机械臂的末端位姿矩阵的正确性验证逆运动时需要先假设机械臂关节运动的角度然后得到末端位姿矩阵最后根据逆运动学公式逆向求得各个关节角的值与之前假设的值对比来验证逆运动求解公式的正确性。致谢光阴似箭,转眼间四年的大学生活即将结束,在我的毕业设计即将完成的时刻......”

9、“.....张波涛老师认真负责的教育态度以及将知识倾囊相授的治学理念深深的打动了我。最初的我对机器人这方面可以说是知之甚少,是张波涛老师不知疲惫地指导教育让我燃起了对机器人研究的热情,在此,向老师再次致以最崇高的敬意和最诚挚的感谢。然后,我还要感谢母校对我的培养以及众多校领导共同打造的杭电积极向上的学风,如果没有这么良好的学习条件我也不可能在四年的时间里汲取丰富的关于电气工程及自动化的专业知识。还要感谢我的父母,是他们培养了我,关心我保护我在我成功的时候替我高兴在我失意的时候给我鼓励真的谢谢你们。最后,还要衷心地感谢各位老师在百忙之中抽出宝贵的时间来审阅我的论文。特别感谢我的同学等,永远怀念我们起学习起奋斗的那段时间,他们的帮助与鼓励为我顺利地完成论文以及实验做出了贡献。参考文献何清华,黄素平,黄志雄智能轮椅的研究现状和发展趋势,机器人技术与应用徐国保,尹怡欣......”

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