机器人论文范文参考 机器人毕业论文范文[精选]有关写作资料

目录

1. 第一篇机器人论文范文参考：SCalf液压驱动四足机器人的机构设计与运动分析
2. 第二篇机器人论文样文：视觉地形分类和四足机器人步态规划方法研究与应用
3. 第三篇机器人论文范文模板：四轮全向移动机器人的运动控制与运动规划研究
4. 第四篇机器人论文范例：基于虚拟现实的机器人仿真研究
5. 第五篇机器人论文范文格式：六自由度串联机器人运动优化与轨迹跟踪控制研究

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第一篇机器人论文范文参考：SCalf液压驱动四足机器人的机构设计与运动分析

目前轮式和履带机器人在技术上已经非常成熟并得到广泛应用,但它们只能在相对平坦的地面环境移动,而超过一半的陆地表面为崎岖不平的山地、丛林和冰雪地面.自然界中的很多动物,尤其是四足哺乳动物,不仅可以在这些复杂地形环境下快速行走,而且具有较大的负重能力.因此,人类一直在努力研制各式各样的四足仿生机器人.近年来,具有高动态性、大负载能力的液压驱动四足仿生机器人更是受到越来越多人的重视.

虽然已经出现种类繁多的四足仿生机器人,但在仿生机构设计、动力驱动系统、动力学建模、运动控制方法等各方面还没有形成成熟的理论体系,仍处于探索阶段.本论文在液压驱动四足机器人的仿生机构设计、足端轨迹规划、运动学分析、动力学仿真、机载液压动力系统的设计与实现、实验样机集成与实验验证等几方面做了深入研究,主要内容如下：

(1)通过对典型四足哺乳动物的骨骼结构和运动规律的分析研究,设计了具有前后对称运动和全向运动能力、适于快速步行的12主动自由度的液压驱动四足机器人仿生机构.建立了其ADAMS和MATLAB的联合仿真模型,通过仿真获得了各关节运动范围、运动速度和关节驱动力等重要参数,完成了对机器人仿生机构的优化和完善,并以此为依据设计出了高动态、高度集成的一体化液压伺服驱动单元.

(2)提出了基于躯干固定坐标系的复合足端轨迹规划方法,大大减小了摆动足落地冲击,实现了四足机器人平稳运动.采用基于D-H运动学模型的方法对SCalf四足机器人进行运动学数值分析,给出了单腿两个俯仰关节的关节角度、关节角速度、关节角加速度、油缸位移、油缸速度和油缸加速度变化曲线.采用基于迭代计算的计算机辅助分析方法再次对SCalf四足机器人进行了运动学数值分析,取得的结果与基于模型的结果完全一致,且具有较高的计算实时性.

(3)基于离线规划和样条驱动的方法、在线规划和联合仿真的方法分别对SCalf四足机器人进行了运动学和动力学仿真,获取了机器人足地面碰撞力、各关节液压伺服油缸驱动力、躯干质心的速度和加速度波动等重要参数.

(4)基于正压闭式液压回路设计方法,将变容积微型正压油箱、高转速微型柱塞变量泵和12个非对称液压伺服油缸组成正压闭式回路,设计完成了SCalf四足机器人的高功率密度、抗震的机载液压动力系统,解决了四足机器人野外行走的动力问题.

(5)优化并集成了具有12个主动自由度和4被动自由度的液压驱动四足机器人实验样机,进行了负重、复杂地形、抗侧向冲击、最大速度、上下坡、续航等诸多实验,实验结果证明所设计的液压驱动四足机器人具有很好的动态性和大负载能力,技术指标达到了国际先进水平.

本论文研发的液压驱动四足机器人已于2013年1月16日通过了国家高技术发展管理中心组织的现场测评,验收结论是“出色地完成了研究任务”.

第二篇机器人论文样文：视觉地形分类和四足机器人步态规划方法研究与应用

自然界中,四足哺乳动物在适应复杂地形、运动灵活性和效率等方面具有巨大的优势,它们依靠腿足运动几乎能在地球上的任何地面上活动.而从制造成本、控制难易程度和稳定性等方面综合考虑,四足机器人是最佳的多足机器人形式,在非结构环境下的军事-民用物质运输、野外勘探和探险、救援救灾等领域具有广阔的应用前景.因此,构造具有四足哺乳动物特性的高性能四足仿生机器人一直是人类的梦想.事实上,自第二次世界大战后,美国国防预先研究计划局(DARPA)等即开始持续资助多足机器人的研究.

四足机器人与非结构环境交互过程中,由于地形-地面的多样性、复杂性,导致机器人与地形-地面之间存在有复杂的交互作用,使得机器人-地形-地面系统在根本上成为一个多链、动基座、变结构、强耦合、欠驱动、具有闭链约束和非完整约束的复杂多体非线性刚柔系统.因此有关四足仿生机器人大量科学问题和内蕴机理的研究、机器人基本特性的认识等尚需突破.构造具有大负载能力、高动态性和环境适应性的高性能四足机器人是当前一个主流的研究方向,围绕如何提高四足机器人的环境适应性和运动稳定性,本论文研究了视觉地形特征分类算法、四足机器人的腿结构设计和配置方式、四足机器人的运动学分析和步态规划方法,内容如下：

(1)为了提高机器人的地形特征分类能力,首先研究了影响地形分类正确率的两个关键问题：视觉地形特征提取方法和不同地形的快速分类方法.在视觉地形特征提取方法中,首先利用MR8滤波器组方法提取出图像的纹理特征；然后基于聚类方法生成纹理词典；最后利用空间金字塔匹配方法生成视觉地形图像的直方图特征向量.在地形分类算法研究中,基于现有的ELM (Extreme Learning Machine)快速学习算法,针对其存在的缺点,引入了智能优化算法(差分进化算法和粒子群优化算法)和可调激活函数的思想,提出了改进的ELM-RBF学习算法和激活函数可调的ELM学习算法(称为TAF-ELM学习算法).结合地形图像的特征提取方法和快速的TAF-ELM学习算法,将视觉地形分类方法应用于机器人的地形图像特征分类中,验证了方法的有效性,显著提高了图像的分类正确率.

(2)基于马／骡的腿结构仿生,设计了四足机器人的腿关节结构,并利用ADAMS和MATLAB联合仿真,给出了较优的机器人腿关节配置方式.推导了具有单腿4自由度的四足机器人的正运动方程和入地角度可调的逆运动学方程.为提高四足机器人的动态特性、负载能力和环境适应性提供了一定的理论基础.

(3)在总结四足机器人基本步态规划方法的基础上,给出了四足机器人对角小跑动步态规划方法.基于所推导的运动学方程和动步态规划方法,利用仿真和实验两种方式验证了四足机器人的运动学方程的正确性和有效性,并利用ADAMS和MATLAB联合仿真,研究了入地角度对四足机器人运动性能的影响.

(4)针对基于模型的步态规划方法建模复杂、单周期规划的缺点,研究了基于中枢模式发生器(CPG)的生物仿生步态规划方法.在总结已有的中枢模式发生器的基础上,研究了Wilson-Cowan神经振荡器的性质,基于该神经振荡器,提出了一种新的四足机器人的CPG控制器,利用构造的步态变换矩阵,实现了不同的四足机器人步态及不同步态之间的变换,为实际四足机器人平台的步态规划打下了一定的理论基础.

第三篇机器人论文范文模板：四轮全向移动机器人的运动控制与运动规划研究

随着移动机器人技术的不断发展,利用机器人代*工在野外探险、海底勘测、外星球探测、危险场所救援、家庭服务等领域的应用日益广泛,移动机器人已在社会生产、生活的各个方面显示出越来越重要的地位和作用.与传统的轮式机器人相比,全向移动机器人可以在不改变当前姿态的情况下,实现向任意方向的运动,同时能够完成零半径转向,因其运动灵活性高、机动性强的优点得到越来越多的关注和发展.由于全向移动机器人的运动控制研究可以更大限度的挖掘它的运动潜能,发挥它的运动优势,因此具有很大的学术研究意义和实际应用价值.

本文在分析、借鉴国内外现有的相关资料和研究成果的基础上,以四轮全向移动机器人(在本文中简称为“全向机器人”)为研究对象,结合自适应控制、反步设计法、神经网络、滑模变结构控制、大脑情感学习计算模型、多变量系统解耦原理、和声搜索智能算法以及李雅普诺夫稳定性理论等对运动控制中存在的一些问题进行了深入研究,主要研究内容如下：

(1)基于NDAP的全向机器人轨迹跟踪控制

针对使用传统的反步轨迹跟踪控制器容易产生速度突变的问题,提出一种基于NDAP(参数自适应神经动力学)的全向机器人轨迹跟踪控制方法.该方法首先通过运动学分析建立了全向机器人的位姿误差模型,接着采用神经动力学设计了轨迹跟踪控制器；然后研究了参数的取值与控制量之间的关系,并设计了一种参数自适应律以进一步提高系统的控制性能；最后对提出的方法进行了仿真实验.实验结果表明,相对于传统的反步法和固定参数的神经动力学方法,所提出的方法没有速度突变,具有更快的误差收敛速度和更高的轨迹跟踪精度.

(2)基于改进BEL的全向机器人速度跟踪控制

针对由不确定的运动学参数和未知的外部扰动量等因素的影响而导致的机器人速度跟踪控制效果不理想的问题,提出了一种基于改进BEL(大脑情感学习)的全向机器人速度跟踪控制方法.该方法首先采用大脑情感学习模型设计了全向机器人的自适应速度误差校正控制器,为机器人四个电机提供附加的校正量；然后在分析权值调节律作用的基础上,采用模糊方法在线调整权值的学习率,通过学习率的不断调整可进一步提高机器人的速度跟踪精度；最后对提出的方法进行了仿真实验.实验结果表明,相对于没有速度校正的控制方法和传统的大脑情感学习方法,所提出的方法在全向机器人的速度跟踪控制中具有更快的响应速度和更高的跟踪精度,可以有效地减小参数不确定和外界扰动对系统控制性能的影响.

(3)基于A*CFR的全向机器人轨迹跟踪控制

针对因动力学参数不确定及外部干扰的影响而导致的全向机器人轨迹跟踪控制性能变差的问题,提出一种基于A*CFR(滤波器与神经网络的自适应滑模)的轨迹跟踪控制方法.该方法首先建立了含驱动电机信息的全向机器人的动力学模型,接着在此基础上设计了机器人的滑模轨迹跟踪控制器,通过在滑模控制器的输出端引入一个低通滤波器来滤除滑模控制器输出中的高频信号；然后设计了一个参数自适应律来在线估计动力学参数的变化,并利用RBF神经网络来实时调整滑模控制器的切换项增益值,以进一步削弱系统的抖振,最后对提出的方法进行了仿真实验.实验结果表明,相对于不含滤波器的滑模控制方法和固定切换项增益的滑模控制方法,所提出的方法在降低参数发生变化带来的负面影响方面具有显著的作用,具有更好的削弱抖振的能力和更强的抗干扰能力.

(4)基于RMSCD的全向机器人多电机解耦控制

针对传统的电机控制方法因忽略全向机器人的动力学特性而对扰动非常敏感的问题,提出一种基于RMSCD(控制与解耦分离的参考模型)的多电机解耦控制方法.该方法首先通过对全向机器人的运动学和动力学分析推导出多电机控制系统的状态方程,然后在此基础上依据参考模型解耦原理设计了具有解耦与控制功能分离的解耦控制器；最后对提出的方法进行了仿真实验.实验结果表明,相对于传统的参考模型解耦方法,所提出的方法更好地削弱了四个电机间的耦合作用,使得各个电机都能够很好地跟踪各自的期望输入,解耦控制器的设计更加简单,在很小的误差范围内(一般数量级为10-5),实现了全向机器人多电机控制系统的解耦.

(5)基于IHS的全向机器人最小能耗运动规划

针对已有的最小能耗运动规划方法过度依赖初值的选择、求解精度差的问题,提出了一种基于IHS(改进和声搜索)的全向机器人最小能耗运动规划方法.该方法首先根据含有电机动力学信息的机器人动力学方程构造出关于机器人运动过程中能耗的优化目标函数,接着在此基础上建立了全向机器人的最小能耗运动规划模型,并采用IHS算法来完成最小能耗运动规划；最后对提出的方法进行了仿真实验.实验结果表明,相对于Kim提出的最小能耗运动规划方法,所提出的方法不依赖初值信息,计算速度快,求解精度高.

论文最后作了总结,阐述了本研究课题的创新点及主要研究成果,并对课题中需要改进之处和有待提高的地方提出了展望.

第四篇机器人论文范例：基于虚拟现实的机器人仿真研究

伴随着计算机技术的飞跃,虚拟现实系统的发展及完善在不断地继续,其应用领域也在不断扩大.基于虚拟现实技术开发的机器人临场感仿真实验平台就是最好的应用.本课题由国家高技术研究发展计划（863计划）和国家留学基金委资助,其目的是研究开发基于虚拟现实的机器人临场感仿真实验平台,为其它类型的研究在物理样机上实验之前,提供很好的前期实验平台,在该平台上可任意修改物理参数；开发出的平台因为有很好的程序接口,可进行二次开发；该平台也可用于教学演示.

在此平台上操作者能通过三维交互设备将人手的运动数据映射到虚拟场景中,并对虚拟机器人进行虚拟操作,同时虚拟场景和机器人反馈数据给三维交互设备,产生实时的视觉、力觉、运动觉和听觉效果等,使操作者有种“身临其境”的感觉.对于一个完整的机器人临场感仿真实验平台来说,虚拟操作、捕捉抛物的仿真、晃动轨迹的仿真以及力觉仿真都是不可缺少的重要组成部分,它极大增强了整个仿真过程的沉浸感、逼真感,而要实现机器人的临场感仿真,则需提出和研究新的仿真方法.

本文提出了在OpenGL环境下实现机器人虚拟操作的建模方法,以虚拟三自由度机器人为例进行了应用分析,采用D-H参数法求解正逆运动学方程的同时,通过运动映射将基础坐标系、连杆坐标系与世界坐标系、局部坐标系对应起来,将连杆坐标系的平移、旋转和比例因子缩放映射为模型的平移、旋转和缩放,建立了虚拟三自由度机器人的三维模型；求解机器人运动学方程逆解的过程是复杂的,而且逆解往往是不唯一的,为了求解出正确的逆解,本文采用了代数法和几何法共同求解,使得结果相互印证,完成了虚拟操作的仿真研究.

提出了机器人捕捉抛物的仿真方法,以虚拟三自由度机器人捕捉虚拟小球为例进行了应用计算,分析解决了抛出虚拟小球的运动跟踪,捕捉点坐标的计算,并且将对固定物的捕捉作为特例进行了分析计算,结合初始位置以及规划的轨迹,得出了实现VS编程仿真的实时插补关节角度；同时对碰撞检测展开了一定的研究,充分利用机器人自身的特点,采用点到点的距离、点到面的距离以及关节角的转动范围来作为开发本仿真平台的主要碰撞检测方法.完成了机器人捕捉抛物的仿真研究.

提出了一种通过单自由度小阻尼自由振动模型来实现机器人末端在虚拟场景中的晃动轨迹的仿真方法,以虚拟三自由度机器人为例详细分析该方法,建立了晃动轨迹的微分方程,通过离散化、逆运动学,得出了实现VS编程仿真的离散型关节轨迹方程,提高了仿真的临场感效果,完成了晃动轨迹仿真的研究.

提出了一种新的机器人力觉临场感仿真方法,以虚拟三自由度机器人为具体实例进行了详细分析,离散化整个仿真过程,充分利用力雅克比,计算出了每个离散点上虚拟机器人末端的力,建立了合理的力反馈计算模型,得出了操作者感觉到的力与关节力矩之间的离散型递推方程,完成了力觉临场感仿真研究.

最后,分析了仿真平台的结构和功能,解决了若干关键内容的实现方法,编程开发了虚拟三自由度机器人临场感仿真实验平台,该平台主要有硬件系统和软件系统组成,其中硬件系统主要有计算机、三维交互设备Falcon、键盘和鼠标构成.软件系统是在计算机上依据仿真模型开发出相应的仿真软件,该软件采用Windows XP操作系统、Visual Studio2008应用程序开发环境、OpenGL图形库和Falcon数据库,结合MFC类库开发,通过Falcon实现人机交互,实现运动信息以及力信息的相互映射.虚拟三自由度机器人的运动信息由计算机和Falcon实时给定和采样计算,对虚拟操作,捕捉抛物、晃动轨迹以及力觉进行了仿真,仿真实验结果有很好的视觉临场感、力觉临场感和听觉临场感,表明了本文算法的有效性,同时也证明了本文的仿真模型已成功应用在了三自由度机器人的临场感仿真平台中.

第五篇机器人论文范文格式：六自由度串联机器人运动优化与轨迹跟踪控制研究

1954年,第一台电子可编程机器人在美国诞生,从此,机器人不再是捷克小说家的科学幻想,而成为众多科学家和工程师奋斗终生的目标.历经50多年的发展,国外的机器人技术和应用逐渐成熟,并造就了安川、松下、KUKA、ABB、iRobot等一批著名的机器人公司.如今,机器人已成为自动化生产线、柔性制造系统中必不可少的单元,2004年底全球在役的工业机器人超过100万台,2005年增长率达到创记录的30%,其中亚洲机器人增长幅度高达43%,2007年全球新安装工业机器人的数量超过十万套.机器人的研究和应用远没有停止,而是以日新月异的速度向智能化、模块化和系统化的方向发展,其应用领域也从传统的制造业向建筑、农业、防灾、医疗、宇宙、海洋开发等领域,甚至是娱乐、家庭服务等与人类活动密切相关的领域拓展.

然而,机器人技术是集机构学、电子技术、计算机技术、传感技术、控制论、人工智能和仿生学等多学科于一体的高新技术.由于基础制造技术、多学科交叉融合以及产业化推动等诸多因素的影响,我国虽在1972年即开始研制工业机器人,但至今没有形成品牌,国内的工业机器人装备也主要依赖进口.因此,无论是在理论和技术上跟踪国际先进水平,还是在应用上服务国内制造业,进一步研究机器人的关键共性理论和技术,找到制约机器人国产化的核心问题和解决方案,都具有非常重要的意义.

本文以自主研制的钱江Ⅰ号焊接机器人作为载体,通过理论研究和实验验证相结合的方式,系统深入地研究了六自由度串联机器人的实时逆运动学、轨迹规划与优化、动力学耦合特性和高精度轨迹跟踪控制问题,旨在找到工业机器人国产化的受限因素,并为串联机器人的开发应用提供一套有效的理论和技术解决方案.

本文的研究共分为七章,各章内容概括如下:

第一章,调研分析国内外串联机器人的发展历程及应用现状,以工业机器人为重点指出串联机器人的核心理论和技术问题,结合国内工业机器人研究和产业现状,阐明本课题的研究意义、研究难点和研究内容.

第二章,建立机器人连杆坐标系并获得D-H参数,推导机器人正运动学和逆运动学计算公式.由于任务空间的位姿变量和关节空间的关节变量具有一对多关系,因此重点解决逆运动学算法的实时性和稳定性问题.将机器人的几何结构从满足Pieper准则拓展到一般几何结构,提出一种基于矩阵分解的一般6R机器人实时逆运动学算法,结合封闭解法、牛顿-拉夫森迭代算法,得到一套可以解决各类几何结构六自由度串联机器人逆运动学问题的高效算法.采用C++实现整套算法,使其可以用于6R机器人实时控制系统.

第三章,建立机器人任务空间和关节空间轨迹构造方法.推导三维空间直线、圆弧、样条曲线构造方程.为实现机器人作业的柔顺性,采用三次样条曲线构造任务空间平滑位置轨迹,采用四元数球面立体插值方法构造任务空间平滑姿态轨迹.由于机器人各关节驱动和传动部件具有输出力矩限制和运动平滑性要求,因此,提出一种考虑运动学约束的平滑轨迹规划方法,采用B样条曲线构造关节轨迹,使关节速度、加速度、加加速度均连续,且轨迹的起始和终止位置的速度、加速度和加加速度可以任意配置.为提高机器人的作业效率,研究时间最优轨迹规划,以轨迹执行时间作为优化目标,将运动学约束转化为B样条曲线控制顶点约束,采用序列二次规划算法搜索最优时间节点,进而规划出时间最优且加加速度连续的轨迹.将加加速度累积效果作为优化目标,采用类似的轨迹构造方法和寻优方法,规划出最优平滑轨迹.该套轨迹规划与优化算法为机器人快速平稳地执行作业任务奠定了基础.

第四章,讨论自主研制的钱江Ⅰ号焊接机器人及其关键技术,包括系统架构、机器人本体、嵌入式示教盒软硬件、主控制器及主控软件、运动控制器及运动控制软件、手动焊机数字化转接模块.采用拉格朗日功能平衡法推导六自由度串联机器人的动力学方程,代入钱江Ⅰ号焊接机器人的结构参数,分析其惯量特性、哥氏力和离心力特性、重力矩特性,为机械结构的优化设计和驱动传动部件的合理选型提供理论依据,为关节控制器和轨迹跟踪控制器的研究设计提供动力学模型.

第五章,首先分析电机驱动的机器人单关节控制模型.在Matlab中建立交流伺服电机PID控制模型,以单关节阶跃响应的瞬态性能和稳态性能作为优化指标,采用序列二次规划方法分别在单关节最大惯量和最小惯量处对速度闭环PI控制参数和位置闭环PID控制参数进行寻优.然后,考虑机器人六关节联动时的动态、耦合和非线性特性,分别采用模糊自适应PID控制策略和有重力补偿的PID控制策略提高轨迹跟踪精度,研究模糊自适应PID控制器对于提高轨迹跟踪精度的效果,研究完全重力补偿PID控制器应用于串联机器人的可行性和有效性.

第六章,针对工业机器人执行的作业任务具有重复性的特点,引入迭代学习控制技术,用于适应工业机器人重复执行作业任务时重复出现的动态特性,包括惯量耦合、力矩耦合、摩擦力、噪声干扰等.提出一种自适应迭代学习轨迹跟踪控制器,根据轨迹跟踪的误差和误差导数得到学习量,用于修正PD控制器的输出,从而提高轨迹跟踪精度.提出一种输入型迭代学习控制策略,在不改变控制器模型和参数的条件下,通过修正输入参考轨迹达到提高期望轨迹跟踪精度的目的.在钱江Ⅰ号焊接机器人系统上进行控制实验,结果验证了输入迭代学习策略的有效性.

第七章,总结归纳了本文的主要研究工作、研究结论和创新点,针对串联机器人的国产化和前沿研究作出展望,为后续研发工作提供参考.

主要论述了机器人论文范文相关参考文献文献.

机器人引用文献:

[1] 热门焊接机器人论文选题 焊接机器人论文标题怎样定

[2] 容易写的机器人论文选题 机器人论文题目选什么比较好

[3] 农业机器人类论文题目 农业机器人论文题目怎么定