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RoboCup3D仿真系统中仿人机器人的运动学研究与实现

作 者: 王凡
导 师: 李龙澍
学 校: 安徽大学
专 业: 计算机软件与理论
关键词: 仿人机器人 RoboCup3D 运动学 NAO模型
分类号: TP242
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 46次
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内容摘要


仿人机器人的研究代表了机器人学的尖端水平,是一门发展迅速的综合性的前沿学科,涉及数学、计算机、机械制造、运动学等学科,是人类的最高科技梦想之一。仿人机器人具有人类外形的基本特征,能够模仿人类的行为动作,可以自主展开工作,非常适合在日常环境中服务于人类。机器人足球涉及模式识别、机器人学、多智能体系统等技术学科,已经成为了人工智能和机器人学的研究热点问题。RoboCup3D仿真比赛相比于2D仿真比赛,使机器人足球仿真比赛从平面上扩展到三维空间上,比赛环境更加接近现实,可以更好的实现对实体机器人的仿真研究。本文以机器人足球RoboCup3D仿真比赛为研究平台,以安徽大学DreamWing3D球队的建设开发为项目背景,针对仿人机器人的运动学求解问题进行了了一些研究本文主要工作如下:1.在RoboCup3D仿真平台相关资料较为缺乏的情况下,通过研究比赛服务器,阅读Server,分析SPADES和ODE,基本掌握了RoboCup3D仿真系统的关键技术和运行机制。2.学习并研究了仿人机器人结构和运动学系统,分析了机器人运动学的数学基础,在此基础上研究了RoboCup3D仿真平台中NAO模型的结构,对其进行运动学模型建模,并针对NAO模型下肢结构特点实现了正运动学问题求解和逆运动学问题求解。3.将本文提出的NAO模型运动学问题求解算法运用到RoboCup3D仿真平台中进行实验测试,并借助实体NAO的调试平台Choregraphe进行检验,通过实验证明了本文提出运动学求解方法的正确性和有效性,并以此为球队的步态规划技术的实现奠定了良好基础。本文在以上工作的基础上,设计实现了安徽大学第一支RoboCup3D仿真球队DreamWing3D,能够很好的完成比赛,并取得优异成绩。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 仿人机器人  8-11
    1.1.1 仿人机器人的用途  8
    1.1.2 仿人机器人的研究现状  8-10
    1.1.3 仿人机器人的研究内容  10-11
  1.2 RoboCup概述  11-14
    1.2.1 起源与发展  11-12
    1.2.2 目标及研究意义  12-13
    1.2.3 RoboCup3D仿真组  13-14
  1.3 安徽大学DreamWing3D机器人足球队的研究现状  14
  1.4 本文的主要工作和内容组织  14-16
第二章 RoboCup3D仿真系统  16-30
  2.1 RoboCup3D仿真平台系统  16-23
    2.1.1 比赛服务器  17-21
    2.1.2 AGENT指令介绍  21-23
  2.2 比赛系统仿真原理  23-29
    2.2.1 SPADES  23-28
    2.2.2 ODE  28-29
  2.3 本章小结  29-30
第三章 仿人机器人机构和运动学系统  30-39
  3.1 仿人机器人机构形式  30
  3.2 仿人机器人运动学数学基础  30-35
    3.2.1 机器人位置与姿态的描述  30-34
    3.2.2 空间坐标齐次变换  34-35
  3.3 机器人运动学方程表示  35-37
  3.4 本章小结  37-39
第四章 仿人机器人模型建模和运动学求解  39-52
  4.1 NAO模型  39-42
  4.2 定义坐标系  42-43
  4.3 正运动学  43-47
    4.3.1 正运动学简介  43
    4.3.2 NAO模型的D-H表示  43-44
    4.3.3 NAO模型的正运动学求解  44-47
  4.4 逆运动学  47-51
    4.4.1 逆运动学简介  47
    4.4.2 NAO模型的逆运动学求解  47-51
  4.5 本章小结  51-52
第五章 实验与仿真  52-59
  5.1 NAO模型的正运动学实验  52-55
    5.1.1 实体NAO调试平台Choregraphe简介  52-53
    5.1.2 实验与分析  53-55
  5.2 机器人步态规划介绍  55-56
  5.3 NAO模型的逆运动学实验  56-57
  5.4 本章小结  57-59
第六章 结论与展望  59-61
  6.1 本文总结  59-60
  6.2 展望  60-61
参考文献  61-65
附录A 图索引  65-66
附录B 表索引  66-67
Appendix A Figure Index  67-68
Appendix B Table Index  68-69
致谢  69-70
导师、作者简介  70-71
攻读学位期间发表的学术论文  71

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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