和风化雨
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机器人仿真论文阅读2

42.曹正万等.基于ＲOS的机器人模型构建方法研究[J].组合机床与自动化加工技术,2015.8:51-54
摘要:ＲOS(ＲobotOperatingSystem)是一个开源机器人操作系统，Ｒviz是基于ＲOS环境下的三维可视化模拟工具。通过对机器人操作系统的研究，提出了两种在ＲOS环境下机器人模型的构建方法，详细介绍编程构建模型与外界模型导入这两种模型构建的基本方法与步奏。通过对比两种模型构建方法来探讨ＲOS环境下一般机器人模型的建立，对比结果表明，外界模型导入方法利用三维软件建模的优势，可以减少建模时间，提高工作效率，对ＲOS的应用研究有着重要的意义。
关键词:机器人操作系统;模型构建;文件解析
0引言
开源机器人操作系统ＲOS(robotoperatingsystem)［1］，是由WillowGarage公司发布的一款开源机器人操作系统，...---背景
ＲOS利用了很多现在已经存在的开源项目的代码,....特点
ＲOS可以最大程度的适合使用者对其进行开发及应用，文章将研究关于ＲOS环境中机器人模型的构建方法，详细介绍模型编程及模型导入方法、具体过程和技术要点并给出模型导入的简单实例。
1ＲOS环境描述
1．1ＲOS环境
ＲOS是开源的，是用于机器人的一种开源机器人操作系统，或者说次级操作系统。它提供类似操作系统所提供的功能，包含硬件抽象描述、底层驱动程序管理、共用功能的执行、程序间的消息传递、程序发行包管理，它也提供一些工具程序和数据库用于获取、建立、编写和运行多机整合的程序［6］。
ＲOS的首要设计目标是在机器人研发领域提高代码复用率。ＲOS以节点为基本单元，采用分布式处理框架，这使可执行文件能被单独设计，并且在运行时松散耦合。这些过程可以封装到数据包(Packages)和堆
栈(Stacks)中，以便于共享和分发。ＲOS还支持代码库的联合系统，使得协作亦能被分发。这种从文件系统级别到社区级别的设计功能让独立决定发展和实施工作成为可能。上述所有功能都能由ＲOS的基础工
具实现。
1．2ＲOS主要特点
ＲOS的运行架构是一种使用ＲOS通信模块实现模块之间点对点的松耦合［7］的网络连接处理架构，它执行若干种类型的通讯，包括基于服务的同步ＲPC(远程过程调用)通讯、基于Topic的异步数据流通讯，还有参数服务器上的数据存储。但是ＲOS本身并没有实时性。
此外，ＲOS提供多语言支持，.....
1．3Ｒviz基本描述
Ｒviz是ＲOS中的三维可视化工具，简而言之:Ｒviz是一个显示机器人实体的工具，本身不具有模拟的功能....
2模型的建立与导入
2．1UＲDF文件介绍
UＲDF(UnifiedＲobotDescriptionFormat)［9］是ＲOS系统专门用来统一描述机器人仿真模型的语言，该语言是基于XML的....
2．1．1UＲDF语法
2．1．2UＲDF文件校验
2．2编程创立UＲDF文件
2．3外界三维模型导入
由于Ｒviz不可以识别一般的三维软件格式，因此需要对所建立的模型进行相应的转换。将三维软件所建立的模型转换为一种可被Ｒviz识别的文件—UＲDF型文件。
3应用案例
3．1机器人模型的描述
在ＲOS下对于一般的树形结构机器人模型的描述，通常有本体、关节、节点等组成。本体对应一般的机器人本体，本体与关节之间通过节点关联而成，以此而衍生的模型为一般的机器人模型。
文章以简单的树形结构机器人模型为例，该模型由一个本体、两个并联的关节组成，且其中一个关节通过节点延伸出另一个子关节。通过该机器人模型的UＲDF文件创建来阐述ＲOS下机器人模型构建的两种方法。
3．2编程构建UＲDF文件
3．2．2UＲDF文件校验
3．2．3添加轮廓尺寸
3．2．4定义运动学
3．3三维模型导入法
3．3．1三维模型构建
3．3．2三维模型解析
3．3．3启动配置文件，完成模型导入
3．4三维模型对比
....完全一致
4结论
对比ＲOS环境下机器人模型的构建可以发现，系统程序语言的建模更为严谨，在定义机器人的本体、关节、位置关系、轮廓时可以添加外部的驱动力等，然而步骤过于繁琐，一个简单的模型既需耗费大量的时间与精力，适用于要求不高的演示画面或者机械仿真，同时利于初学者的程序语言学习及探索。ＲOS下机器人模型的导入对机器人的仿真应用有着及其重要的意义，利用了三维软件建模的优势，克服了ＲOS本身模型建立的局限性:繁琐的程序式建模以及模型的结构分析。通过外界建立的模型进行导入，可以大大减少建模时间，提高工作效率，为随之进行的运动规划及复杂的结构仿真提供高质量的三维模型。模型的建立与导入与ＲOS的完美结合对进一步的研究有着重要的意义。
43.陆志鹏等.仿真双足机器人控制系统设计木[J].南方论坛，2020年3月上：31.
摘要：随着新技术的发展，人们对机器人移动的要求不再拘泥于简单的轮胎和履带．仿真双足机器人由此应运而生．该机器人可以在小型板材加工等生产线上部分替代工人作业。本文介绍了一种小型仿真双足机器人，包括主要机械结构、运动方案、电源技术、控制策略的设计。对此类机器人运动状态下的平衡及稳定性做了技术分析与改进．仅供参考。
关键词：双足机器人：控制系统；舵机
由于仿真双足机器人具有模仿人类行走和能耗低的特性．其在复杂的环境路况中有更好的适应力【l】．以及能在危险场所中进行作业．也可以在板材加工、生产线上及快递行业等频繁走动岗位上部分代替人作业．减轻工作人员的移动频率．具有更好的经济效益。同时双足机器人在医疗领域也有着重大的作用．对于一些腿部残疾的人安装高自由度的机械足可以帮助他们重回正常生活．因此研究和分析仿真双足机器人有重要的现实意义。
1仿真双足机器人的机械结构
1．1主要动力部件
机器人采用电动机驱动。....
1．2机器人的关节设计
每条机械足各由三个关节模块串联而成．因此也叫关节机械足。每条腿上各有三个关节，分别代表髋关节、膝关节、踝关节。选用标准舵机来完成三个关节的前后运动...
1．3机器人的脚部设计
由于生物关节类似于球铰...所以把脚部设计成“工字”型...
2机器人运动方案的确定
1)行走前进。重心右移(右腿支撑)，左腿抬起(左腿髋关节与膝关节旋转一定角度)，迈步左腿放下(踝关节转动防止脚部互相撞击从而改变运动轨迹)，重心左移，右腿抬起．迈步右腿放下。依次循环。
2)停止姿态。将重心移到双腿之间．双腿放下．由于采用工型腿在停止姿态下双脚应存在一定的前后差．防止开始行走时绊脚。
3控制方案与程序设计
3．1单片机的选型
....
3_2控制方案
标准舵机是一种带有输出轴的小装置。...
3．3程序设计
全是话...
4结语
本文介绍了一种小型仿真双足机器人的机械结构．运动方案，电源技术，控制方案的设计．对双足机器人的运动稳定性进行了一定的优化．采用C语言实现了仿真双足机器人的直线行走的控制．达到了预期的目的。
44.郝建豹等.在线工业机器人技术虚拟仿真平台的构建[J].实验技术与管理,2019,36(11):113-116.
摘要：为提高学生关于工业机器人的实践技能，利用SolidWorks和RobotStudio构建了21个工业机器人虚拟仿真工作站。通过对工业机器人认知与操作、工业机器人编程技术单项实训、工业机器人综合技能实训、工业机器人创新设计等4个模块的层次化案例设计，构建出与职业能力层级标准匹配的进阶式虚拟仿真实训平台。在实践教学中，虚拟仿真实训平台有益于培养学生的自学能力和在工业机器人工程领域的应用和创新能力。
关键词：工业机器人；虚拟仿真；实训平台；RobotStudio
工业机器人的使用是我国制造业转型升级的强力技术手段...数量难以保证在工业机器人实训教学中让每个学生进行独立操作和编程..误操作可能造成设备的损坏和人身伤害
...利用虚拟仿真技术，构建了“工业机器人技术进阶式能力训练虚拟仿真实训平台”。该平台以“虚实结合，资源共享”为指导思想，为学习者提供充足的实训资源，提高学习者的工业机器人技术应用能力。
1建设目标、设计思路和开发流程
工业机器人技术虚拟仿真实训平台的建设目标聚焦...用...等软件构建3D全真或高度仿真的虚拟环境,模拟工业机器人工作站的真实操作，构建包括...等内容的多层次、开放共享、可扩展的工业机器人技术虚拟仿真实训平台。
...
虚拟仿真实训工作站的开发流程包括机器人工作场景转换、三维建模、虚拟仿真场景构建、工作站或系统发布等步骤。
...
2平台构建内容
..按资源的属性，平台建设的内容可包含2类：...
（1）虚拟现实教学资源..
（2）拓展资源：..
2.1工业机器人认知与操作模块
...
2.2工业机器人编程技术单项实训模块
...
2.3工业机器人综合技能实训模块
...
2.4工业机器人创新设计模块
...
3在线教学平台的构建
....在线教学平台分为系统管理、教师、学生（包括校外学习者）等3个功能区...
4虚拟仿真实验室的建设
5虚拟仿真平台建设成效
培训人数...得奖...
6结语
...平台，实训内容涵盖了...,并且可.....，有助于提高学生的感性认识，提高机器人的工程应用能力和科技创新能力。该虚拟仿真平台也可用于中高职师资培训和校外学习者。
45.彭芳等.六自由度机械手仿真与实训平台开发[J].中国教育装备,2019,5:12-15.
摘要针对目前六自由度机械手的实验项目大多采用示教编程练习和二次开发使用，实验项目与机器人技术教学内容脱节等问题，提出一种模块化结构的仿真平台和实训平台相结合的实验平台建设方案，利用MATLAB与ADAMS开发仿真平台，实现机械手的正逆运动学求解、轨迹规划、运动学和动力学仿真，开发基于ARM+FPGA架构的开放式底层控制平台，设计HMI人机交互界面，编写C语言算法程序实现机械手轨迹控制。实验平台具有层次递进、易于扩展、深入底层控制等特点。实践证明，该平台在本科教学和毕业设计中取得良好效果。
关键词六自由度机械手；机器人技术；仿真平台；实训平台；控制系统；MATLAB
1前言
随着...已刻不容缓
在面向本科教育的工业机器人教学实践中，一般方法是购买成套六自由度机械手平台进行示教编程练习和二次开发使用[3-4]，极大限制了学生对于机械手底层控制算法和控制方法的理解和研究。本文根据机器人技术教学目标，提出一种模块化结构的仿真平台和实训平台，采用阶梯递进式学习，一步一步引导学生从机械手的运动轨迹规划求解入手，到实际控制电路和程序开发的训练，对机器人技术进行深入剖析。
2六自由度机械手的正逆运动学求解
机器人运动学是机器人技术的研究基础。机器人运动学就是把机器人的空间位移解析地表示为时间的函数，研究关节变量空间和末端执行器位姿之间的关系。...
正运动学解析Denavit和Hartenberg提出的连杆坐标系法是机器人运动学建模的通用方法。...
逆运动学求解运动学逆解问题是给定机器人末端执行器需要达到的位置和姿态，求解机器人各关节的关节变量...
...
六自由度机器人存在八组逆解，而机器人的控制需要选择其中一组作为最优解，由于机器人结构的限制，求得的逆解可能会超出关节变量范围。运动学逆解的选择并没有统一的标准，应根据具体的实际情况而定，一般情况下满足行程最短、功率最省、回避障碍和受力最好等原则要求。
...
3机械手仿真平台开发
MATLAB仿真平台开发...本文使用RoboticsToolbox工具箱的SerialLink()函数，创建机械手模型，编写自己的正逆解算法函数。...
...
ADAMS虚拟样机开发....
4机械手实训平台开发
主控模块
FPGA模块
接口电路
人机交互系统
5平台的使用和运行
...
6结语
本文所开发的仿真与实训平台，采用阶梯递进方式，引导学生由浅入深，逐步掌握与机械手控制技术相关的原理与应用。平台采用模块化开放式结构，易于扩展和改进，可有效激发学生综合运用所学知识不断创新，为进一步的机器人控制研究打下基础，培养机械手控制系统开发人才。实验平台已应用于本科机器人技术教学与毕业设计，收到良好的效果，培养的人才受到用人单位的极大肯定。
46.李建宾等.基于OpenGL平台示教机器人运动控制及仿真实现[J].装备制造技术,2019.5:199-202.
摘要：本文以机器人仿真研究为背景，阐述了国内外机器人仿真研究的现状，采用MicrosoftViusalC++2008作为开发工具，基于OpenGL的应用程序实现MA1440示教机器人的三维可视化仿真。解决运动学分析结果不易验证，以及在实体机器人上进行实验成本较高问题，开发出基于MFC框架类的OpenGL仿真软件，并在机器人教学领域作为教学实验平台具有一定的实践价值。
关键词：机器人；运动学；可视化；实验平台
0引言
..计算
机技术不断的发展，让仿真技术起到越来越不可忽视的作用，机器人仿真的任务，是在与实际机器人不接触情况下，对机器人进行运动学、动力学、轨迹规划、碰撞检测、性能测试等进行复杂计算工作，可以在三维世界中控制机器人，并对机器人进行必要的虚拟仿真示教。
1工业机器人仿真研究
清华大学THROBSM机器人仿真系统,上海交通大学..ROSIDY仿真软件,清华大学..PCBOBSM,北京工业大学陈晏、余跃庆利..刚柔耦合机器人动力学仿真系统,华北电力大学..机器人仿真通用试验平台。
本文利用OpenGL的实时交互性，模拟机器人的示教/再现过程，可以检验所编写机器人程序的正确性。...
2OpenGL概述
...
2.1OpenGL绘制流程
...
2.2基于OpenGL机器人软件仿真界面建立
...
2.3基于OpenGL软件仿真及操作应用
2.3.1正解计算
...
2.3.2逆解计算
...
2.3.3给定坐标末端运动
...
3结束语
目前...仿真技术发展，可以通过人机交互，让我们与机器人之间在虚拟环境世界中进行示教。基于OpenGL开发的示教机器人三维动态仿真系统，可以直观的描述了示教机械臂运动过程，该仿真操作简单，满足基本仿真要求，对示教机器人仿真技术的研究具有重要的实践意义
47.张友生等.c/s与B/s混合软件体系结构模型[J].计算机工程与应用,2002.23:138:140.
摘要c/s体系结构和B/s体系结构各有其优缺点，这两种结构将长期共存于软件系统的开发中。文章对c/s和B/s进行了对比分析，提出了c/s与B/s混合软件体系结构的两个模型，最后给出了实现模型的一个应用实例。实践证明，在软件项目的开发中，使用c/s与B/s混合软件体系结构，能节省开发和维护成本，使系统具有良好的开放性、易扩展性、便于移植等优点。
关键词软件体系结构c/s结构B/s结构
1引言
..软件体系结构的研究..成为软件工程领域的一个研究热点。
软件体系结构的设计是整个软件开发过程中关键的一步。...
软件体系结构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，由构成系统的元素的描述、这些元素的相互作用、指导元素集成的模式以及这些模式的约束组成。...
典型的软件体系结构风格有很多。...
...一个实用的软件系统通常是几种典型体系结构风格的组合。
...
2c/s与B/s的比较分析
c/s与B/s是什么...
c/s体系结构逐渐暴露了以下缺点:
开发成本较高。
客户端程序设计复杂
软件移植困难
软件维护和升级困难
B/s体系结构构也有许多不足之处:
..没有集成有效的数据库处理功能
..系统扩展能力差，安全性难以控制
..在数据查询等响应速度上，要远远地低于c/s体系结构
..数据的动态交互性不强
3c/s与B/s混合软件体系结构
3.1内外有别”模型--外部用户不直接访问数据库
3.2查改有别”模型
3.3几点说明
4应用实例
4.1系统背景
...我国电力系统...变电综合信息管理系统
4.2体系结构设计
...该系统已经在全国的多个变电站使用，用户反映良好....
5结论
...笔者认为，c/s体系结构和B/s体系结构各有其优缺点，这两种结构将长期共存于软件系统的开发中。文中对c/s体系结构和B/s体系结构进行了对比分析，探讨了c/s体系结构和B/s体系结构的结合方法，提出了c/s与B/s混合软件体系结构的两个模型，最后给出了实现模型的一个应用实例。实践证明，在软件项目的开发中，使用c/s与B/s混合软件体系结构，能节省开发和维护成本，使系统具有良好的开放性、易扩展性、便于移植等优点。

 

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