《人形機器人太極動作實現(xiàn)研究.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《人形機器人太極動作實現(xiàn)研究.doc（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 榆 林 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目 人形機器人太極動作實現(xiàn)研究 學(xué)生姓名 學(xué) 號 529477926@ 院 (系) 能源工程學(xué)院 專 業(yè) 測控技術(shù)與儀器 指導(dǎo)教師 報告日期 2012 年 1 月 5 號 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 人形機器人太極動作實現(xiàn)研究 題目類別（請在有關(guān)項目下作√記號） 設(shè)計 論文 其它 √ 題目需要在實驗、實習(xí)、工程實踐和社會調(diào)查等社會實踐中完成 是 否□ 畢業(yè)設(shè)計（論文）起止時間 2011

2、年12月5日起至2012年5月18日（共16周） 1.本課題的意義 人型機器人是具備人類外形特征和行動能力的智能機器人，采用雙腿行走方式，通過手臂和身體的協(xié)調(diào)完成一些簡單的功能，如人形機器人隨音樂起舞、行走、起臥、武術(shù)表演、打太極等等各種機器人競賽動作。人形機器人的出現(xiàn)是控制科學(xué)、傳感器技術(shù)、人工智能、材料科學(xué)等等學(xué)科的技術(shù)進步，以及機器人使用范圍的擴大和人類日常生活需要的產(chǎn)物。另外人形機器人集機、電、材料、計算機、傳感器、控制技術(shù)等多門學(xué)科于一體，是一個國家高科技實力和發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 課題研究人形機器太極動作的實現(xiàn)對人形機器人及其他類型機器人的研究與應(yīng)用有著重要的意義；同時能夠幫

3、助本人了解和學(xué)習(xí)更多關(guān)于人形機器人方面的知識，以及相關(guān)專業(yè)等知識的學(xué)習(xí)；另外還對本校參加中國具有影響和權(quán)威的機器人技術(shù)大賽有一定的幫助和促進作用。因此本課題的研究具有一定的理論意義和現(xiàn)實意義。 2.國內(nèi)外狀況 從1920年，“機器人”一詞誕生；到1962年，真正意義上的工業(yè)機器人出現(xiàn)；再到1980年，工業(yè)機器人廣泛的應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場；直至二十一世紀(jì)的今天，與人類發(fā)展的漫長歷史相比，機器人的發(fā)展經(jīng)歷了近百年的時間，但對人類的影響卻超乎人類歷史上的任何一個百年。隨著機器人技術(shù)的逐步完善，適于特殊作業(yè)的機器人種類也日益增多。 人形機器人的研究起步于1960年代后期，目標(biāo)是解決人形機器人的雙足行走

4、問題。如日本早稻田大學(xué)加藤一郎教授在1969年研制出WAP-1平面自由度步行機。研究的內(nèi)容包括行走機構(gòu)的設(shè)計以及相應(yīng)的控制方法。1973年，加藤等人在WL-5的基礎(chǔ)上配置機械手及人工視覺、聽覺裝置組成自主式機器人WAROT-1。在此后很長的一段時間里，人形機器人的研究重點是行走機構(gòu)的研究，如采取新的驅(qū)動方式和步行方式的控制方法，提高人形機器人的行走速度，近期的技術(shù)發(fā)展使得人形機器人具備奔跑能力（索尼的SDR-3X）。進入1990年代，人形機器人的控制方法和人工智等方面的研究成果不斷出現(xiàn)。日本本田公司于1997年10月推出了仿人形機器人P3，美國麻省理工學(xué)院研制出了仿人形機器人科戈（COG），德

5、國和澳洲共同研制出了裝有52個汽缸，身高2米、體重150公斤的大型機器人。 我國的人形機器人研究起步于1986年啟動的國家高技術(shù)計劃（863計劃），經(jīng)過二十多年的研究，同樣取得了豐碩的成果。國防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制出了雙足步行機器人，北京航空航天大學(xué)、北京科技大學(xué)研制出了多指靈巧手等。北京理工大學(xué)研制的機器人“匯童”有32個自由度，能打太極拳，會騰空行走，并能根據(jù)自身的平衡狀態(tài)和地面高度變化，實現(xiàn)未知路面的穩(wěn)定性走。國防科技大學(xué)也是我國人形機器人研究的佼佼者，從1987年至今已近完成了四代機器人樣機的研制。 綜上所述，日本等國家的研究最具代表性，其技術(shù)水平已經(jīng)較為先進，實用化程度也

6、在逐步提高。國內(nèi)人形機器的研究起步比較晚，與日本等技術(shù)強國相比還存在一定的差距。但隨著我國科技技術(shù)的進步和發(fā)展，現(xiàn)如今我國在人形機器人的研究方面也取得了突破性的發(fā)展。 3.研究內(nèi)容 在舞蹈機器人比賽中，舞步編排，動作復(fù)雜、協(xié)調(diào)程度，技術(shù)難度等是重要的評分標(biāo)準(zhǔn)。課題通過對舞蹈機器人的單舵機拖動及調(diào)速算法、舵機聯(lián)動PWM 指令算法進行研究，設(shè)計PWM波控制舵機運轉(zhuǎn)程序，完成舞蹈機器人整套舞步，從而順利完成比賽任務(wù)。 4.研究方案以及步驟 4.1 研究方案 （1）對論文相關(guān)資料進行查找總結(jié)。 （2）單舵機拖動及調(diào)速算法。 （3）舵機聯(lián)動PWM指令算法。 （4）依據(jù)太極動作，進行舞蹈

7、動作設(shè)計。 （5）實驗驗證。 4.2 研究步驟 （1）首先通過資料查找，對題目相關(guān)的國內(nèi)外背景進行介紹，闡述論文的意義，確定論文方案。 （2）然后找24式太極拳視頻并對其進行相應(yīng)的截圖處理。 （3）根據(jù)視頻截圖繪畫出每個動作相對應(yīng)的簡圖。 （5）根據(jù)所畫簡圖得到相應(yīng)的角度值。 （4）編定相關(guān)C語言程序。 （6）根據(jù)相關(guān)程序和數(shù)據(jù)進行試驗驗證。 （7）根據(jù)驗證結(jié)果解決研究設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題和不足之處。 （8）問題解決后繼續(xù)進行試驗驗證，達到預(yù)期的效果和目的。 （9）對設(shè)計的全過程進行總結(jié)。 5.論文提綱 (1)緒論 (2)太極拳動作的視頻及處理 (3)人形機器人

8、太極動作實現(xiàn)相關(guān)算法 (4)依據(jù)太極動作，進行舞蹈動作設(shè)計 (5)試驗驗證 (6)結(jié)論 (7)參考文獻 (8)致謝 6.設(shè)計工作量的估計 6.1 設(shè)計篇幅 根據(jù)課題提出問題、分析問題，提出方案、并進行設(shè)計分析并驗證等，字?jǐn)?shù)在8000左右； 6.2 文獻查閱 查閱與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)的文獻（不含教科書）不少于5篇。 7.工作條件 7.1 工作條件 在榆林學(xué)院圖書館電子閱覽室的中國知網(wǎng)上查找相關(guān)的文獻資料，利用word進行排版、編輯。 7.2 仿真分析條件 能源化工樓，配備Solidworks、Autocad、Protel、MATLAB等大型軟件的計算機工作室。

9、7.3 實驗條件 研究智能機器人的科技活動中心、儀器儀表實驗室、PLC控制實驗室、單片機實驗室（能源化工樓）。 8.預(yù)期達到的水平 （1）提交一篇不少于8000字的畢業(yè)設(shè)計。 （2）論文符合《榆林學(xué)院畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)手冊》相關(guān)要求，格式正確，條理清楚，層次分明，有自己的見解和結(jié)論。 （3）論文有相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)或者仿真進行支持。 （4）掌握Office，word排版，Atuo CAD等軟件的使用。 9.存在的問題及擬采取的解決措施 （1）在截取視頻的過程中所截取的動作不連貫，擬通過連續(xù)截圖工具進行截圖然后再進行篩選。 （2）在畫視頻動作對應(yīng)的簡圖動作時找不好角度，擬通過CAD畫

10、圖進行動作的簡化和提取。 （3）在編寫相關(guān)C語言程序時存在問題，擬通過查看C語言相關(guān)課本或請教老師進行解決。 （4）對于論文的結(jié)構(gòu)、部分設(shè)計內(nèi)容及資料的解讀有問題，擬通過請教指導(dǎo)老師及與同學(xué)討論。 （5）在最終試驗驗證時有困難，擬通過老師的指導(dǎo)或向參加過中國機器人大賽的同學(xué)學(xué)習(xí)來解決。 參考文獻 [1] 2011年中國機器人大賽舞蹈機器人組比賽規(guī)則[Z].2011.4:1-3. [2] 郭志攀.小型雙足機器人設(shè)計及運動規(guī)劃研究[d].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2007：27-40. [3] 張博,杜志江,孫立寧,董為.雙足步行機器人步態(tài)規(guī)劃方法研究[J].機械與電子,2008,(04

11、):52-55. [4] 楊東輝,徐嘉隆,陳海東.高自由度舞蹈機器人的設(shè)計和實現(xiàn)[J].機械工程與自動化,2008,(05):123-125. [5] 陸光,劉海晨,彭時林,許家林.多自由度舞蹈機器人的設(shè)計與實現(xiàn)[J].建設(shè)機械技術(shù)與管理,2006,(06):93-98. [6] 徐國華，譚民.移動機器人的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].機器人技術(shù)與應(yīng)用，2001(3):7-13. [7] 謝濤，徐建峰，張永學(xué)等.仿人機器人的研究歷史、現(xiàn)狀及展望[J].機器人，2002,24(4):367-374. [8] 譚民,徐德,侯增廣,等.先進機器人控制［M］.北京:高等教育出版社,2007,(07):86-92. 指導(dǎo)教 師意見 指導(dǎo)教師（簽名）： 20 年 月 日 院 系 意 見 院系負(fù)責(zé)人（簽名）： 20 年 月 日 備 注