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面向遥控焊接的多机器人系统关键技术研究

作　者: 苏采兵
导　师: 高胜；方春林
学　校: 东北石油大学
专　业: 机械工程
关键词: 遥控焊接分布式虚拟环境多机器人规划与控制
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目前的研究成果和发展趋势表明,虚拟现实技术和网络技术将对未来信息社会产生重要影响,并最终改变人类的生活和工作方式。相应地,这种发展趋势正潜移默化地改变着我们对遥控焊接技术的理解和评价,也带来了诸多新的问题和挑战。本质上遥控焊接机器人系统属于一类同时包含有相互作用的离散事件过程和连续变量过程的复杂混合动态系统,对系统行为进程起决定作用的是一批人机交互的离散事件。基于对该系统行为和性能研究的需要,文中从逻辑层次角度对具有离散事件动态系统特征的系统人机交互行为进行了分析,通过引入受控Petri网概念,建立了系统监督控制模型。作为系统人机交互的主要平台,文中基于分布式虚拟环境的系统框架,对构成分布式虚拟环境的支持分布式应用与支持虚拟环境应用的两个关键层面问题进行了深入研究,通过采用Petri网和统一建模语言(UML)对上述两个层面的应用子系统进行设计,文中在Java/Java3D平台上研制出面向遥控焊接操作的分布式虚拟环境。在远端机器人占主导地位的监督控制方式中,不仅单个焊接机器人需要具备在复杂工作空间中的路径自主规划能力,有时为完成复杂焊接作业也需要多个机器人具备协调路径的规划能力,文中将这种多个机器人协调路径规划问题定义为一个涉及高维空间自动搜索的问题,并采用遗传规划算法对其进行了深入分析和计算,继而将之引入到所研制的分布式虚拟环境当中,实现了基于遗传规划算法的多机器人协调焊接的监督控制方案。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-9
第1章绪论  9-17
  1.1 遥操作机器人系统及其在焊接领域的应用  9-12
    1.1.1 遥操作机器人系统概述  9-10
    1.1.2 遥操作机器人系统在焊接领域的应用  10-12
  1.2 面向遥操作机器人系统的虚拟现实技术  12-15
  1.3 本文的主要研究工作  15-17
第2章基于人机交互的系统控制模型  17-26
  2.1 引言  17-18
  2.2 普通 Petri 网模型及其扩展的受控 Petri 网模型  18-22
    2.2.1 普通Petri 网模型  18-21
    2.2.2 普通 Petri 网的扩展网-受控 Petri 网  21-22
  2.3 控制策略分析  22-24
  2.4 监督控制模型设计  24-26
第3章面向遥控焊接的分布式虚拟环境  26-41
  3.1 引言  26
  3.2 分布式虚拟环境的系统模型  26-28
  3.3 分布式虚拟环境的设计  28-36
    3.3.1 分布式应用层面子系统的设计  28-32
    3.3.2 虚拟环境应用层面子系统的设计  32-36
  3.4 分布式虚拟环境的实现  36-40
    3.4.1 基于Java 及Java3D 的虚拟环境建模  36-38
    3.4.2 分布式虚拟环境系统的实现  38-40
  3.5 本章小结  40-41
第4章焊接多机器人协调路径规划  41-63
  4.1 引言  41
  4.2 焊接多机器人路径规划问题描述  41-44
    4.2.1 多机器人松协调路径规划问题描述  42-43
    4.2.2 多机器人紧协调路径规划问题描述  43-44
  4.3 遗传算法描述  44-47
    4.3.1 参数编码  44-45
    4.3.2 适应度评价  45-46
    4.3.3 遗传算法的改进设计  46-47
  4.4 焊接多机器人协调路径规划仿真实验  47-57
    4.4.1 焊接多机器人松协调路径规划仿真实验  48-49
    4.4.2 焊接多机器人紧协调路径规划仿真实验  49-57
  4.5 基于机器人三维工作空间的遗传规划算法的考虑  57-60
    4.5.1 参数编码问题  58-59
    4.5.2 适应度评价指标  59-60
  4.6 基于遗传规划算法的多机器人监督控制  60-62
  4.7 本章小结  62-63
结论  63-64
参考文献  64-68
致谢  68-70
详细摘要  70-79

面向遥控焊接的多机器人系统关键技术研究

内容摘要

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