完整word版机器人的控制系统与仿真开题报告.docx

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完整word版机器人的控制系统与仿真开题报告

毕业设计开题报告

学生姓名:

学号：

学院、系：

专业：

机械设计制造及其自动化

设计题目：

机器人的控制系统设计与仿真

指导教师：

2012年2月22日

开题报告填写要求

1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;

2．开题报告内容必须用按信息商务学院教学管理部统一设计的电子文档标准格式（可从教务处或信息商务学院网页上下载）打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。

文中应用参考文献处应标出文献序号,文后“参考文献”的书写，应按照国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；

4．学生的“学号”要写全号（如02011401X02），不能只写最后2位或1位数字；

5.有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写.如“2004年3月15日”或“2004—03-15”;

6。

指导教师意见和所在专业意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。

毕业设计开题报告

1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：

文献综述

1本课题研究的背景和意义

机器人是上世纪中叶迅速发展起来的高新技术密集的机电一体化产品,它是一种自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，它的任务是代替人完成那些枯燥、单调、危险的工作，把人从大量的烦琐的重复的危险的劳动中解放出来节省出人的脑力物力人力干别的创新之类的事情。

在发达国家，工业机器人已经得到广泛应用。

随着科学技术的发展，机器人的应用范围也日益扩大，遍及工业、国防、宇宙空间、海洋开发、医疗康复等领域。

进入21世纪,人们已经愈来愈亲身地感受到机器人深入产业、深入生活、深入社会的坚实步伐。

同时机器人的技术水平,是一个国家自动化水平和国家综合国力的表现，是工业以及非产业界的主要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

目前机器人在汽车工业、机电工业、建筑业、海洋工业、军事和航天等领域获得了广泛的应用，此外还出现仿生机器人、家政机器人、水下机器人、导游机器人、遥控潜水器、蛇形机器人和高智慧的智能机器人等[1］。

机器人技术是近年来高新技术发展的一个重要领域和研究热点.随着机器人技术的发展，机器人的应用领域的不断扩大，对机器人的性能提出了更高的要求，因此,如何有效地将其他领域（如图像处理、声音识别、最优控制、人工智能等）的研究成果应用到机器人控制系统的实时操作中，是一项富有挑战性的研究工作

2国内外的研究现状

国外机器人的研究和应用相当普遍，并进入了实用阶段，广泛应用在制造、航空航天、国防等领域。

随着机器人应用的不断深入,目前机器人的研究正在机械结构、驱动技术、智能传感器、编程语言、网络通信方式、集成化与系统化和控制技术方法等方面迅速展开，并使得机器人应用从单机向系统发展，取得了丰富的研究成果,从而突破机器人的传统应用领域，朝着更广泛的应用领域渗透，而机器人从研究到实际应用的核心技术是机器人控制器。

目前国外机器人技术正在向智能机器和智能系统的方向发展，其主要表现在。

（1）机器人控制技术已实现了机器人的全数字化控制，控制能力可达21轴的协调运动控制；基于传感器的控制技术已取得了重大进展。

目前重点研究开放式、模块化控制系统，人机界面更加友好，具有良好的语言及图形编辑界面。

同时机器人的控制器的标准化和网络化已成为研究热点。

编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外,离线编程的实用化将成为重点研究内容。

（2）机器人网络化技术使机器人由独立的系统向群体系统发展，使远距离操作监控、维护及遥控脑型工厂成为可能,这是机器人技术发展的一个里程碑.目前，机器人仅仅实现了简单的网络通讯和控制，网络化机器人是目前机器人研究中的热点之一。

（3）机器人灵巧化和智能化发展机器人结构越来越灵巧,控制系统愈来愈小，其智能也越来越高，并正朝着一体化方向发展［2-3］。

国内在工业机器人方面研究较为成熟,已经进入产业化的阶段，研制出多种工业机器人样机，并有小批量在生产中使用。

而在一些重要领域如军事，航天等，机器人的应用水平较高，如北京奥运会完成海上气象监测任务的“天象一号”无人船,中国第二代排爆机器人“雪豹-10”，上海世博会的智能服务机器人海宝等，这些机器人均应用了嵌入式系统，其智能化程度非常高，能感知周边环境,并能独立自主工作，具有强大的功能。

但在多数领域机器人应用仍显不足,与发达国家差距大。

在我国像中科院沈阳自动化所,原机械部的北京自动化所，哈尔滨工业大学,北京航空航天大学，清华大学等都涉及机器人的研究，研究内容主要集中在机器人视觉、语音识别、智能传感器和路径规划、机器人网络化技术等相关理论和技术，并取得了很多的成果。

而且这几年来，我们国家在高校里边有很多研究生和博士生都在从事机器人方面的研究。

目前我们国家比较有代表性的研究，有工业机器人，水下机器人，空间机器人，核工业的机器人，都在国际上应该处于领先水平,总体上我们国家与发达国家相比，还存在很大的差距[4］。

但在过去的几十年里，国外工业机器人控制器从最初非常复杂的硬件结构，低速的运算能力,采用模拟控制，发展到今天高度集成化的硬件结构，强大的运算能力，基于高速总线的数字控制。

机器人控制器性能和可靠性变得越来越高而成本却越来越低，在过去很长的时间里，国产机器人控制器技术的开发没有跟上这种发展趋势.对于机器人的动态响应和轨迹跟踪精度等没有真正掌握,因此，研发出来的机器人性能如在高速平稳性、动态跟踪精度控制功能和控制轴数方面无法与国外机器人相比。

参考文献

［1］张智勇,尤小兵﹒机器人探秘﹒桂林：

广西师范大学出版社，2006﹒1。

［2]XX百科，资料：

机器人，2011-03-0910:

35：

23.

[3]范永，谭民,机器人控制器的现状与展望，1999，21（l）：

75～80。

［4］王杰高。

加大研发力度发展我国工业机器人产业﹒机器人技术与用,2010,6:

6~7。

［5］刘妹琴，陈际达一种基于RBF神经网络的机器人柔性臂的自适应控制。

机器人，1999，21（7）:

455一493。

[6]李卫平李强，周学才﹒开放式机器人通用控制系统﹒1998,219

（1）:

75—80.

［7］王树国﹒智能机器人的现状及未来﹒机器人技术与应用,1998,15（4）：

64-66.

[8]（英）梅隆著，刘荣译﹒机器人﹒北京:

科学普及出版社，2008.185。

［9]（美）迈克·普瑞德科著，宗光华、李大寨译﹒机器人控制器与程序设计﹒北京:

科学出版社，2004﹒12.

［10]（美）丹尼斯·克拉克，迈克尔·欧文斯著，宗光华，张慧慧译﹒机器人设计与控制﹒北京：

科学出版社，2004﹒20.

［11]贾云得﹒机器视觉[M］﹒北京:

科学出版社，2000﹒48-81.

[12]禹建丽，韩平﹒一种基于神经网络的机器人路径规划算法［J］﹒洛阳工学报，2001，22

（1）：

31—34

[13］刘天孚﹒基于遗传算法的移动机器人路径规划[J］﹒计算机工程，2008，17

（3）:

22-25。

［14］王杰高.加大研发力度发展我国工业机器人产业﹒机器人技术与用,2010,6：

6-7

[15］何玉彬，李新忠。

神经网络控制技术及其应用.科学出版社,2000.

［16］樊晓平，徐建闽,毛宗源等.受限柔性机器人臂的鲁棒变结构混合置/力控制。

自动化学报，2000，26

（2）:

176一183。

[17]何玉彬,闰桂荣，徐建学。

复杂系统的神经网络自适应预测控制.非线性动力学学报，1996,3（3）:

206一211。

[16]ParisiniT，ZoPPoliR.Neuralnetworksforfeedbackfeedforwardnonlinearcontrolsystem。

IEEETransactionNeuralNetworks，1994，5（3）

［18］LewisFL,LiuKai,YesildierkA.Neuralnetrobotcontrollerwithguaranteedtrackingperformance。

IEEETransactiononNeuralNetweorks,1995,6（3）

毕业设计开题报告

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）:

机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用.本课题在查阅收集机器人相关的技术资料和学习控制理论MATLAB编程技术的基础上,对一典型的双关节刚性机械手的数学模型进行了控制方法的研究。

本课题具体完成的主要工作内容如下：

（1）收集机器人的相关技术资料,说明机器人的发展和国内外的现状及研究意义。

（2）学习控制理论,了解机器人的控制方法及其MATLAB软件编程技术。

（3）针对一个典型双关节刚性机械手的数学模型设计控制系统，并用MATLAB进行仿真验证.

（4）进行总结和展望。

对一个N关节机器人的数学模型进行分析，在得到机器人系统的动力学特性的基础上，首先在忽略外加干扰等的理想情况下，拟采用独立的PD控制来实现机器人的定点控制，在MATLAB上进行仿真；其次，在上述的基础上，对扰动信号的上确界已知和未知的两种情况，分别进行PD控制器的改进设计,并在MATLAB上对其进行仿真。

毕业设计开题报告

指导教师意见：

指导教师：

年月日

所在系审查意见：

系主任：

年月日