基于ADAMS的机器人动力学仿真研究-论文选题指南

本文是为大家整理的机器人相关的10个论文文献，特此筛选出以下10个学位论文文献，为相关人员撰写论文提供参考。

1.【学位论文】基于ADAMS的机器人动力学 仿真研究

机构：北京邮电大学

摘要：一般而言，多关节通用机器人的动力学分析可归属于具有理想约束的完整系统和多刚体动力学 的范畴，对机器人做动力学分析的主要目的有两个：其一，是用于优化控制，通过引入基于机器人动力学特性的控制规律 ，改善机器人控制的动态和静态品质，实现更精细的轨迹跟踪；其二，是用于优化结构，一个合理设计的机器人系统应该具有尽可能轻的非线性耦合性 和采用恰如其分的驱动力。本文的任务是完成上述目标的基础性部分，即对一台6自由度机器人进行运动学和动力学计算，并进行了相应的仿真分析。所完成的主要工作包括，建立了该机器人的串联杆运动坐标体系，及其等效简化结构的多刚体动力学模型，对上述模型进行了运动学和动力学分析，给出了该机器人系统的运动方程 ，并导出了其简化结构多刚体系统的第二类动力学方程组 。在此基础上，还运用虚拟样机技术 对该机器人系统做了考虑重力影响的运动学仿真，即：先借助PRO/E的参数化建模 功能建立了该6自由度机器人的虚拟三维实体模型，并将该虚拟机器人导入ADAMS平台，再参照机器人实际的几何参数、物理特性以及约束条件，建立了该机器人的运动学仿真模型，并在有重力作用下，进行空间轨迹跟踪的仿真，获取了一系列的重要结果，为优化机器人结构和提升控制品质的后续研究工作提供有价值的数据信息。上述工作还表明，与其他借助各种编程语言 搭建仿真平台和进行仿真的做法相比，采用虚拟样机技术可将所有仿真任务有机地结合在一起，从而可以极大地提高工作效率，避免了其他做法存在的编程过程复杂、费时费力、对研究人员要求高、通用性不高和为不同项目搭建不同平台的缺点。

关键词：机器人；动力学分析 ；ADAMS；动力学仿真

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2.【学位论文】基于温度控制的空间太阳电池自动封装机器人

机构：上海交通大学

摘要：空间太阳电池阵是大多数航天器的主电源。在航天器工作的太空，环境非常恶劣，太阳辐照度 高，温度起伏大，还有各种各样的高能粒子 。为了保护空间太阳电池电源，需要在每片空间太阳电池片表面封装一层抗辐照玻璃盖片。空间太阳电池片和玻璃盖片的封装方式中，盖片胶封装原理上最简单，是主要的封装方式。盖片胶封装虽然原理简单，但封装的要求却非常高。目前，空间太阳电池片的封装还主要采用手工方式。封装的质量和效率都比较低，而且盖片胶溶剂 极易挥发并有极强的刺激性，对人身体造成很大的伤害。为了解决这些问题，作者所在的实验室从2005年起一直从事空间太阳电池片自动封装工艺的研究，解决了自动封装面临的诸多问题，并开发出第一代可实现自动化封装的试验机，但在生产效率和质量方面还有待提高。本论文是在原有样机的基础上，综合考虑温度对盖片胶性能的影响以及实际生产中的具体要求，研制一种新的基于温度控制的空间太阳电池自动封装系统。论文主要工作包括以下方面：首先，结合三自由度机器人，气动控制及电气控制系统进行空间太阳电池片封装机器人的总体设计。设计了机器人的机械系统，主要由机器人平台(基座、工作台、三自由度自动移动装置和执行机构连接板)，定位机构(针筒定位机构和吸盘倾斜机构)以及电池托盘组成。电气系统 主要由PLC控制及运动控制器控制两部分组成。其次，对封装机器人中的温度控制系统进行设计。温度控制系统主要由恒温滴胶器骨架，半导体制冷器以及水冷循环系统 构成。同时，还分析了温度对胶体特性和封装质量的影响。最后，根据论文的设计方案，研制了一套基于VisualB的新型空间太阳电池自动封装人机交互 软件。论文进行了大量的试验研究，实验结果表明基于温度控制的空间太阳电池自动封装系统无论是在生产效率上还是在封装质量上相对于原有设备都有很大的提高，对于提高我国空间太阳电源的整体水平具有一定实际意义。

关键词：机器人；空间太阳电池；温度控制；封装

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3.【学位论文】自动取物机器人系统设计与控制

机构：上海交通大学

摘要：从机器人诞生到上世纪80年代初，机器人技术经历了一个长期缓慢的发展过程。到了90年代，随着计算机技术、微电子技术 、网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。除了工业机器人水平不断提高之外，各种用于非制造业的自动机器人系统也有了长足的进展。尤其是在科学技术迅速发展的21世纪，自动机器人技术及自主取物的研究与应用，将对人类社会的发展产生更深远的影响。首先，为实现自动机器人取物功能的实现，选取“2008ABURobocon亚太大学生机器人大赛”为实际应用，确定了课题的研究方法 、主要任务及目标，进行需求分析 和设计任务规划。根据实际应用需要进行了总体系统方案的设计，包括总体机械结构设计和总体控制系统的设计。具体提出结构的总体框架设计和动态性能演算数学模型 ，同时提出控制系统 设计思想及相关设计原则。其次，从机械结构以及控制系统两个方面进行阐述。机械结构部分详细介绍了主体构架、行走模块、执行机构和提升机构等四个部分的设计方案，同时提出机械结构的优化设计与制作。控制系统部分详细介绍了主控模块、行走控制模块、执行机构控制模块和电源及继电器 模块等四个部分的设计方案。最后，在机械结构设计 及控制系统设计的基础上，详细介绍了机器人定位及行走的控制与实现，重点介绍了PWM波控制方法、主控板 通讯及人机接口模块等，列举了主要程序代码。本文成功地开发了自动取物机器人系统，实现了具体方案设计与优化，较好地解决了机器人控制的通讯问题，并通过实际应用得以检验，整个机器人系统不仅结构合理而且控制精度 较高。

关键词：机器人；机械结构；控制系统；定位及行走

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4.【学位论文】基于Agent的机器人切割系统

机构：上海交通大学

摘要：在现代制造业尤其是汽车、船舶制造业中，切割是非常重要的加工手段。而传统的机器人示教方法在许多复杂的作业中不能满足要求。离线编程技术 的出现则为上述问题的解决提出了可供选择的方案。离线编程技术便于和CAD/CAM系统结合，同时通过现代传感技术和Agent技术可以实现初步智能化的加工。本文基于Agent的基本理论及机器人技术进行了新型切割系统研制，包括机构系统设计以及软件系统设计 两方面。机构设计部分详细介绍了机器人的安装方案及电气处理，割枪的防碰撞处理，机床夹具的设计以及工件位置的检测方案。重点论述了割枪夹具的柔性化设计技术以及电容式传感器的研制。软件部分主要介绍了数据库的建立，离线编程系统的实现。其中离线编程部分主要介绍了加工形式的获取，工件位置检测实现，工艺坡口的算法 ，加工代码的生成。重点开发了工件位置检测、坡口的算法、机器人位姿反解等。最后通过功能校验和 实际切割来对系统进行验证。成功地开发了型钢的机器人切割系统，并利用Agent的基本理论实现了智能化加工基本需求；同时建立了基于加工工艺需求的轨迹规划 及姿态设定的算法；整个系统在实际加工中能基本满足用户需求，同时精度上也得到保证。

关键词：机器人；Agent；离线编程；切割系统

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5.【学位论文】机器人作业系统周边装置控制器的开发

机构：上海交通大学

摘要：轿车市场竞争日趋激烈，原有的机器人工作站在实际应用中有种种限制和缺陷。本文对机器人工作站进行了重新开发，主要是增加了周边设备控制器，增强了工作站的功能。1)本文重构原有机器人工作站，增加一个系统控制器 和一个工装控制器以增强功能，工作站机器人为安川 的MOTOMANUP6机器人。2)选用NOVA8450工控机作为系统控制器，采用半闭环控制双工位变位机，采用IPC+运动控制卡 的控制结构，根据变位机技术参选用安川伺服驱动器作为执行元件 。3)开发设计一套运动控制卡来完成变位机回转轴和翻转轴的运动控制。完成了运动控制器 的硬件设计和软件设计。4)开发了系统控制器的附加功能来增强系统的精度和安全性。5)引入EmCore作为嵌入工装控制器，针对不同的工装设计了相应的工装夹具 进阶控制逻辑。不同工装的控制逻辑只需要填写工装上气缸数量和与之对应的传感器 数量即可生成与工装夹具相对应的进阶控制逻辑。使工装的功能更加完善。，并讨论了离线编程，写入工装控制器的即插即用时的工装更换理念。

关键词：机器人；变位机；运动控制；交流伺服 系统

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6.【学位论文】基于关节空间评估的机器人工作单元布局优化

机构：上海交通大学

摘要：针对机器人工作单元布局问题，本文提出了一种基于自适应差分进化算法 的优化布局方法。本方法通过对工业机器人 运动学与操作特性的研究，提出了优化布局关节空间评估指标，将机器人的关节轨迹距离作为评估函数 。由于各关节是机器人运动的直接执行单元，所以该指标能够更加准确地反映机器人的周期时间和功耗。引入简单高效的差分进化算法，采用自适应机制动态跟踪以调整搜索策略，具有较强的全局收敛能力，可以有效获得全局最优解。结合经典实例的仿真研究结果表明了本文提出方法的有效性。本文在机器人工作单元布局优化问题上取得的研究成果可以概括为以下几个方面。首先，本文对工业机器人工作单元布局优化问题做了介绍和定义，在此基础上回顾和总结了目前已有的机器人工作单元布局优化的算法和研究现状，提出了布局优化的目标。其次，本文对工作单元中的工业机器人和外围设备进行了建模。建立了机器人的工作空间模型和运动学模型，对三维设备进行几何和数学描述，以适应布局优化算法，并根据三维模型 给出了干涉检验与调整方法。再次，本文提出了新的评估指标——关节空间评估指标。相较以往操作空间评估指标，关节空间评估能够更加准确的反映机器人的周期时间和功耗，使得布局优化取得更好的结果。而后，本文对差分进化算法及其自适应机制进行了研究，设计了基于自适应差分进化算法的布局优化算法。最后，本文在上述研究的基础上，将MATLAB机器人工具箱 与Java3D三维仿真编程工具相结合，编程实现了布局算法，结合典型工业实例进行仿真研究，验证了算法的有效性与实用性。

关键词：机器人；工作单元；布局优化；自适应差分进化算法

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7.【学位论文】基于嵌入式Linux服务机器人的应用研究与实现

机构：沈阳工业大学

摘要：随着现代科技的不断发展进步，机器人技术在近几年的发展也是突飞猛进，相关领域的技术和应用也在多方面得到了拓展。使得机器人应用的领域概念不再局限于军事应用和工业应用，而是向着家用和服务行业领域进军。出现了众多具有面向专用服务功能的方向的智能服务型机器人。这些机器人无一不集成了当今世界上最先进的设备和最前沿的技术。近几十年来，国家对科技发展领域大力提携和重视，我国的机器人技术也开始有了飞速的发展和进步，大规模应用工业机器人的自动化生产线标志着我国已经迈入制造业先进行列，近几年我国也在向智能服务机器人领域 探索，新出现的智能服务型机器人填补了国内相关技术领域的空白。本课题的研究对象即为综合性应用的服务机器人的应用功能，机器人的实时运动控制和智能交互功能是本论文所要实现的重点。本课题首先在嵌入式环境中实现交叉开发环境的搭建，在嵌入式Linux系统中实现CAN控制器芯片的驱动，机器人可以根据路径规划或者远程控制，实时的做出响应的动作；MMS彩信功能模块和利用MiniGUI图形系统开发的图形界面，也为人与服务机器人的交互带来了更为方便和友好的方式。CAN总线控制器的使用改变了原有的串行通讯 的三层体系结构造成的数据丢失和拥塞的状况。在机器人处于复杂状况下，可以及时响应远程控制命令或者根据外界条件的变化从容和及时的做出反应。图形用户界面 的实现在触摸屏设备的应用条件下使用户更加方便的进行操作和设置。MMS彩信功能则为机器人与用户进行沟通和交互的方式提供了一种新的手段。远程的上位机 程序则为机器人的行动控制和调试时的数据反馈提供了更加直观和方便的途径。

关键词：嵌入式Linux；机器人；CAN总线；多媒体信息服务 ；MiniGUI

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8.【学位论文】基于任务紧迫性与环境约束的机器人行走轨迹规划

机构：沈阳工业大学

摘要：行走路径规划是机器人领域的重要研究内容，无论传统的中心决策还是比较新颖的行为包容，虽然它们当初分别针对已知和未知环境提出，而且形成动作的依据及严密程度存在截然差异，但全部不会脱离行走轨迹生成。也就是说，行走轨迹规划构成了当前机器人最典型流派的主体功能模块，同时，还有希望利用它将几乎对立的两个学术流派 逐步融为一体。论文通过简要分析机器人 任务完成期间面临的环境复杂性变迁、环境区域知晓程度和载体行走偏差等级变化，阐述了将动作元思想运用于路径规划的实际价值，以及多级递阶规划当中所遇难题的解决途径。经过对实验系统基本特性、设计理念 、框架结构，以及各功能职责的深入、细致分析，给出了符合客观实际，并且切实可行的技术路线 与建造策略。系统在环境区块连通知识基础上进行空间级路径规划，得出选取评价准则下的可行路径，并初步优化。行走轨迹规划模块参照载体特性及任务完成满意指标，用插补段代替不合理或不可实现行走，制定基于安全性的行走路线并将其付诸监控实施。首先，论文通过讨论机器人行走轨迹规划在任务完成过程的地位与作用，结合原地转向型载体运动特征，论述了实验系统体系结构与行走轨迹规划同各不同规划层的关系。其次，全面、系统地介绍了依照载体运动学、动力学模型与安全性指标 之上的通过性检验，经过监控动作优化、不可穿越、抵达路段插补，使监控导航和行走伺服获得可直接指导行走的信息、参数。在此，还略微系统地探讨了实验系统建设当中遇到的环境模型搭建、机器人建模、空间级路线规划与各单元模块间信息传输方式 等相关问题。最后，结合各种数据结构 设计给出了实验系统运行、测试结果，指出了当前依然存在局限与不足，并参照学科发展趋向，提出了今后工作打算与努力方向。

关键词：机器人路径规划；动作元；多级递阶规划；机器人

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9.【学位论文】胃肠道诊疗微型蠕动机器人系统研究

机构：上海交通大学

摘要：人体胃肠道疾病是临床的多发病。目前临床用于人体胃肠道介入式诊疗的方法大都是采用胃肠道内窥镜，内窥镜在治疗过程中，会给病人带来极大痛苦。为了减少病人的治疗痛苦，实现对人体胃肠道疾病的无创诊疗，本文在国家863计划(项目编号：2007AA04Z234)、国家自然科学基金 (项目编号：60875061)的资助下，致力于开发一种适用于人体胃肠道环境的胃肠道诊疗微型蠕动机器人系统。该机器人系统采用直流电机 驱动，利用微加工技术、微驱动技术、微电子技术以及临床医学技术，具有体积小、重量轻、功重比高、控制简单的优点。在对人体肠道的生理特性进行研究的基础上，参考蚯蚓蠕动原理，提出了一种仿蚯蚓蠕动的多节机器人设计方案。通过对其爬坡能力 的分析，确定了机器人由3节驱动器和1节头舱组成。对各种驱动器驱动方法进行了比较，选择直流电机驱动。设计出蜗轮蜗杆减速箱，通过齿轮和蜗杆蜗轮减速传动，并用拉线方式实现直线驱动。建立了驱动机构的动力学模型，通过对机构摩擦损耗的研究，对机构进行了优化，提高了机构的传动效率 。针对人体胃肠道蜿蜒曲折和潮湿润滑的特殊环境，设计了具有灵活转弯自由度的万向节机构，以及密封性能和附着性能都良好的硅胶波纹管覆膜。选用MCU单片机 加模拟开关的方式控制机器人驱动器的伸缩，当各节驱动器按一定步序伸缩时，机器人就可实现前进和后退运动。组装完成了胃肠道诊疗微型机器人样机，其外径约为Φ11.4mm，收缩时总长约为114.5mm，步距约为10mm。对机器人样机进行了牵引力和运动性能试验。实验结果表明，该机器人样机能在额定电压驱动下稳定地运行，其波纹管结构能有效提高机器人在动物离体肠道内运行的有效性。

关键词：仿蚯蚓；机器人；内窥镜；驱动器

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10.【学位论文】机器人双目视觉定位技术研究

机构：西安电子科技大学

摘要：随着工业自动化的发展，生产加工的自动化程度越来越高，机器人视觉 在自动化生产中也变得越来越重要。立体视觉技术 是机器人视觉研究中最活跃的一个分支，是智能机器人的重要标志。在查阅大量资料的基础上，本文利用双目视觉定位技术，实现了机器人对目标的识别与定位。首先，提出了一种介于传统标定和自标定的内外参数标定分离的方法，摄像机内部参数以透视成像 模型为基础，用物理方法来提取；外参数标定时合理选取参考坐标系，通过实验分析求取两摄像头的外参数模型。该算法简单易懂、计算速度快、所需设备简单、实用性好。最后通过试验说明了该方法的有效性。其次，以数字图像处理为基本手段，结合数据融合理论，研究了基于特征的立体匹配方法，采用了适合本课题实时性要求的图像预处理 方法，在图像分割中，采用色彩图像分割方法并给出实验结果。进行目标特征提取 时，针对具有圆形特征的目标，提取目标圆心特征，然后用外极线约束对左右图像所提取的特征点进行匹配。最后，结合摄像机标定结果和所提取的特征点，采用摄像机成像 逆变换方法对目标特征点进行深度恢复，从而对目标进行定位。实验结果表明本课题采用的双目立体视觉 定位方法具有较高的精度。

关键词：机器人；摄像机标定；数据融合；立体匹配；目标定位

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