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奥运火炬接力机器人的设计与实现

作 者: 高海燕
导 师: 匡平; 吴桔生
学 校: 电子科技大学
专 业: 软件工程
关键词: 机器人?奥运?火炬接力
分类号: TP242
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 14次
引 用: 0次
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内容摘要


实物仿真电子沙盘是在传统沙盘的基础上介入能自动完成任务的机器人,从而在功能上得到极大的丰富,创新体现在功能上更体现在观念上,实物仿真电子沙盘拥有广阔的应用前景和市场价值。论文以制作奥运火炬接力电子沙盘为原型,着重叙述奥运火炬接力机器人的设计与实现,通过实例体现实物仿真电子沙盘的制作过程,论证实物仿真电子沙盘的可行性和可操作性。以软件工程的设计方法为主线,包括需求分析,总体设计和详细设计,方案实现和代码编写,方案测试等几部分,设计过程使用了系统流程图、数据流图、数据字典、程序流程图以及实物图等手段辅助说明,努力采用多样化的手段重现软件设计的过程。论文从移动机器人和机械手两方面研究机器人如何在奥运火炬接力电子沙盘中发挥作用。移动机器人致力于研究导航方案、路线抽象、路径等价划分、循迹算法、基本板块实现以及场地整合等内容;机械手则重在研究自由度、轨迹仿真、转动惯量、坐标系表示以及运动副角度等内容。论文在研究移动机器人的设计中,首先分析了当前存在的导航技术,选择实用性、稳定性、可操作性较强的光电传感器为移动机器人导航,在比较了N组光电传感器循迹算法的优劣之后从中选择了拥有七组光电传感器的循迹卡实现移动机器人准确稳定的循迹行走。接着试图将各种现实场地抽象为路径,然后对复杂的路径作适当的等价划分简化为多个基本板块,将多个基本板块经过一定的算法组装后重现现实场地的复杂。论文设计了六种基本板块,总体设计和详细设计里探索实现这六种基本板块上的行走方案并形成具体的子模块,移动机器人调用各个模块实现基本场地板块的循迹行走,并在实现子任务的基础上完成奥运火炬接力的全过程。研究路径规划的各种方法使得移动机器人完成奥运火炬接力的行走任务直观而准确。机器人的机械手主要是完成取放火炬及取沙包再投掷沙包等任务。论文根据自由度理论选择用三个自由度来实现本方案。文中还叙述了转动惯量的计算方法从而对应机器人转弯行走偏转角度。论文在分述机器人各基本功能实现的方法后,从全局角度对整个任务作等价划分,在完成各子任务的基础上最终完成整个奥运火炬接力电子沙盘全部任务的实现。测试方案从机器人的移动、机械手的操作以及任务实现等方面分别设计并书写实验报告,采用白、黑盒测试方案验证论文方案的可行性及稳定性。

全文目录


摘要??5-6
Abstract??6-8
目录??8-9
第一章 价值与实现??9-17
??1.1 实物仿真电子沙盘模型??9-11
??1.2 机器人介入实物仿真电子沙盘??11-14
??1.3 奥运火炬传递实体仿真电子沙盘的设计构想??14-16
??1.4 本章小结??16-17
第二章 相关理论??17-25
??2.1 导航??17-19
??2.2 路径规划??19-23
??2.3 自由度和步进马达??23-24
??2.4 本章小结??24-25
第三章 总体设计??25-47
??3.1 概述??25
??3.2 移动机器人??25-41
??3.3 含有机械手的工作??41-46
??3.4 本章小结??46-47
第四章 详细设计??47-70
??4.1 机器人循迹行走系统??47-66
??4.2 让机械手工作??66-69
??4.3 本章小结??69-70
第五章 实现与测试??70-83
??5.1 奥运火炬接力机器人的实现??70-76
??5.2 奥运火炬接力电子沙盘的实现??76-80
??5.3 奥运火炬接力机器人测试的设计与实现??80-82
??5.4 实物仿真电子沙盘的若干思考??82
??5.5 本章小结??82-83
致谢??83-84
参考文献??84-86

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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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