本科畢業(yè)設計終期答辯PPT學習教案

1、會計學1本科畢業(yè)設計終期答辯本科畢業(yè)設計終期答辯主要研究內容第一部分空間機械臂運動學建模空間機械臂運動學建模對 自由度關節(jié)式空間機械臂進行數(shù)學建模，根據(jù)空間機械臂的各項參數(shù)，建立各個連桿坐標系，據(jù)此表示出各連桿的間的位置變換關系，從而建立機械臂的基座與末端相對位姿空間機械臂可執(zhí)行動作空間機械臂可執(zhí)行動作規(guī)劃規(guī)劃給定關節(jié)空間中任意一段路徑，對這段路徑進行適當?shù)奶幚砗妥儞Q，得出在直角坐標空間中的軌跡序列，最后通過求解出關節(jié)位置與關節(jié)速度空間機械臂改進任務規(guī)劃算法空間機械臂改進任務規(guī)劃算法提出一種改進的機械臂分層任務網(wǎng)絡規(guī)劃方法，遞歸地將復雜任務分解成較小的子任務，直到出現(xiàn)那些可以直接執(zhí)行預定動作就

2、能完成的簡單動作為止，通過合理規(guī)劃動作序列，執(zhí)行一系列預定可執(zhí)行動作，從而使機械臂在執(zhí)行預定簡單動作序列的過程中，高效地完成采樣任務研究成果綜述第二部分一、空間機械臂運動學建模二、空間機械臂可執(zhí)行動作規(guī)劃三、空間機械臂改進任務規(guī)劃算法四、空間機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真一、一、空間空間機械臂運動學建模機械臂運動學建模1.對機械臂各關節(jié)建立坐標系，用D-H參數(shù)法描述各連桿間運動關系2.通過運動學方程表示末端連桿相對基坐標系的變換關系3.通過雅可比矩陣表示各個關節(jié)角速度對末端運動速度的關系一、一、空間空間機械臂運動學建模機械臂運動學建模1.對對機械臂各關節(jié)建立坐標系，用機械臂各關節(jié)建立坐標系，用D-H

3、參數(shù)法參數(shù)法描述各連桿間運動關系描述各連桿間運動關系u 四自由度空間機械臂各關節(jié)坐標系u 四自由度空間機械臂D-H參數(shù)表2.通過運動學方程表示末端連桿相對基坐標系的變換關系3.通過雅可比矩陣表示各個關節(jié)角速度對末端運動速度的關系一、一、空間空間機械臂運動學建模機械臂運動學建模2.通過通過運動學方程表示末端連桿相對基坐標系運動學方程表示末端連桿相對基坐標系的變換關系的變換關系3.通過雅可比矩陣表示各個關節(jié)角速度對末端運動速度的關系u 寫出各個連桿變換矩陣，得到手臂變換矩陣u 寫出此空間機械臂運動學方程，得到空間機械臂末端位姿與各個關節(jié)變量之間的變換關系1.對機械臂各關節(jié)建立坐標系，用D-H參數(shù)法

4、描述各連桿間運動關系一、一、空間空間機械臂運動學建模機械臂運動學建模3.通過雅可比矩陣通過雅可比矩陣表示各個關節(jié)角速度對末端表示各個關節(jié)角速度對末端運動速度的關系運動速度的關系2.通過運動學方程表示末端連桿相對基坐標系的變換關系1.對機械臂各關節(jié)建立坐標系，用D-H參數(shù)法描述各連桿間運動關系u 本文研究對象的各關節(jié)均為轉動關節(jié)，則可寫出它在終端抓手上產生的角速度u 用矢量積法推算該機械臂的雅可比矩陣得到關節(jié)角速度與末端線速度和角速度的關系表達式u 即可通過所得的雅可比矩陣表示出由關節(jié)速度向操作速度的線性映射關系二、二、空間空間機械臂機械臂可執(zhí)行動作規(guī)劃可執(zhí)行動作規(guī)劃1. 針對采樣任務，設計空間

5、機械臂的可執(zhí)行動作2. 提出空間機械臂可執(zhí)行動作的規(guī)劃策略3. 兩種可執(zhí)行動作的實現(xiàn)與仿真驗證二、二、空間空間機械臂機械臂可執(zhí)行動作規(guī)劃可執(zhí)行動作規(guī)劃1. 針對采樣任務，設計空間機械臂的可執(zhí)行動針對采樣任務，設計空間機械臂的可執(zhí)行動作作2. 提出空間機械臂可執(zhí)行動作的規(guī)劃策略3. 兩種可執(zhí)行動作的實現(xiàn)與仿真驗證u 以四自由度空間機械臂腰部位置為原點，建立空間直角坐標系。由于所研究的空間機械臂尺寸有限，因此可寫出空間機械臂末端所能到達的空間范圍u 針對實際采樣任務可能出現(xiàn)的障礙物、關節(jié)空間受限等情況，以圓弧曲線為例，設計空間機械臂的曲線可執(zhí)行動作。二、二、空間空間機械臂機械臂可執(zhí)行動作規(guī)劃可執(zhí)行

6、動作規(guī)劃1. 針對采樣任務，設計空間機械臂的可執(zhí)行動作2. 提出空間提出空間機械臂機械臂可執(zhí)行動作的規(guī)劃可執(zhí)行動作的規(guī)劃策略策略3. 兩種可執(zhí)行動作的規(guī)劃實現(xiàn)與仿真驗證u 為了減小速度突變對機械臂各關節(jié)造成的沖擊，本文所確定的機械臂末端線速度隨時間變化的情況如圖u 采用反變換法進行求解。對于前述已求得的運動學方程，可用未知的逆變換逐次左乘該矩陣方程，將各個關節(jié)變量逐個分離出來，從而解出這個未知關節(jié)變量。二、二、空間空間機械臂機械臂可執(zhí)行動作規(guī)劃可執(zhí)行動作規(guī)劃1. 針對采樣任務，設計空間機械臂的可執(zhí)行動作2. 空間機械臂可執(zhí)行動作的規(guī)劃策略3. 兩種兩種可執(zhí)行可執(zhí)行動作的動作的實現(xiàn)實現(xiàn)與仿真驗證

7、與仿真驗證u 為了使機械臂以給定的操作速度運動，必須計算出相應的關節(jié)速度矢量。為了解出關節(jié)速度 和微分運動 ，求出雅可比的偽逆解 ，于是即可通過上述機械臂速度矢量，得到關節(jié)速度矢量，實現(xiàn)空間機械臂末端由初始位置到達任意可行位置的可執(zhí)行動作u 通過進行可執(zhí)行動作規(guī)劃，機械臂末端的線速度實現(xiàn)了較為平穩(wěn)的變化，保證動作準確性高效性的同時，最大可能地減小了速度突變對機械臂各關節(jié)造成的沖擊影響三、三、空間空間機械機械臂臂改進任務規(guī)劃算法改進任務規(guī)劃算法1.任務規(guī)劃算法基本思想和語法2.采樣任務規(guī)劃問題表述與基本原子任務3.代價評估函數(shù)與分解方法優(yōu)選4.采樣任務網(wǎng)絡的分解與化簡ADD YOUR TEXT三

8、、空間機械臂改進任務規(guī)劃算法三、空間機械臂改進任務規(guī)劃算法u分層任務網(wǎng)絡理論的基本思想為任務分解，將復雜的非原子任務逐層拆解為執(zhí)行器可以直接執(zhí)行的原子任務。基于這種思想，我們定義了規(guī)劃器的基本語法1.任務規(guī)劃算法基本思想和語法三、三、空間空間機械機械臂臂改進任務規(guī)劃算法改進任務規(guī)劃算法ADD YOUR TEXT三、空間機械臂改進任務規(guī)劃算法三、空間機械臂改進任務規(guī)劃算法2.采樣任務規(guī)劃問題表述與基本原子任務u 空間機械臂的采樣任務需要明確機械臂末端的初始位置，以及目標采樣點的分布位置，為此定義系統(tǒng)狀況矩陣 表征采樣任務中系統(tǒng)的狀態(tài)u 將機械臂能直接執(zhí)行的原子任務歸納為三種可執(zhí)行任務：移動、采集

9、、釋放。每個原子任務均包含執(zhí)行前提與執(zhí)行結果兩大要素三、三、空間空間機械機械臂臂改進任務規(guī)劃算法改進任務規(guī)劃算法ADD YOUR TEXT三、空間機械臂改進任務規(guī)劃算法三、空間機械臂改進任務規(guī)劃算法3.代價評估函數(shù)與分解方法優(yōu)選u 同時針對空間中的多點采樣任務，本文引入了代價評估函數(shù)與方法優(yōu)選函數(shù)，代價評估函數(shù)能對任務分解方法的空間與時間代價進行評估，方法優(yōu)選函數(shù)則對不同分解方法的代價評估函數(shù)值進行比較，從而選出最優(yōu)的任務分解方法三、三、空間空間機械機械臂臂改進任務規(guī)劃算法改進任務規(guī)劃算法ADD YOUR TEXT三、空間機械臂改進任務規(guī)劃算法三、空間機械臂改進任務規(guī)劃算法3.代價評估函數(shù)與分

10、解方法優(yōu)選u 基于上述原理，本文給出了代價評估與方法優(yōu)選函數(shù)的算法流程流程三、三、空間空間機械機械臂臂改進任務規(guī)劃算法改進任務規(guī)劃算法ADD YOUR TEXT三、空間機械臂改進任務規(guī)劃算法三、空間機械臂改進任務規(guī)劃算法4.采樣任務網(wǎng)絡的分解與化簡u 因此，從任務網(wǎng)絡結構圖中可以看出，每一次任務網(wǎng)絡進行化簡時，本文提出的評價與優(yōu)選函數(shù)都會對所檢索到的分解方法進行優(yōu)選，從而確定原子任務網(wǎng)絡的最優(yōu)化簡方式三、三、空間空間機械機械臂臂改進任務規(guī)劃算法改進任務規(guī)劃算法ADD YOUR TEXT三、空間機械臂改進任務規(guī)劃算法三、空間機械臂改進任務規(guī)劃算法4.采樣任務網(wǎng)絡的分解與化簡u 在具體的算法實現(xiàn)上

11、，首先，在規(guī)劃域中搜索所有滿足執(zhí)行前提的方法，在代價評估函數(shù)與方法優(yōu)選函數(shù)的作用下，對每個分解方法進行評價與比較，最終得到最優(yōu)的原子任務網(wǎng)絡三、三、空間空間機械機械臂臂改進任務規(guī)劃算法改進任務規(guī)劃算法四、四、空間空間機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真1.實驗算例設計2.采樣任務規(guī)劃算例求解3.實驗算例規(guī)劃結果4.實驗算例結論ADD YOUR TEXT四、空間機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真1.實驗算例設計u 算例設計上，給出了兩個目標采樣點，以及四自由度艙內空間機械臂的初始構型u 實驗環(huán)境中存在一基座位于原點的四自由度空間機械臂 ，其D-H參數(shù)如表 2 - 1；同時存在兩個目標采樣點 、

12、 四、四、空間空間機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真ADD YOUR TEXT四、空間機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真2.采樣任務規(guī)劃算例求解u 求解時，首先對初始條件，與實驗環(huán)境進行表征四、四、空間空間機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真ADD YOUR TEXT四、空間機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真2.采樣任務規(guī)劃算例求解u 首先將目標任務添加入任務網(wǎng)絡中，后續(xù)的任務規(guī)劃過程即為不斷對任務網(wǎng)絡進行分解化簡，直至所有非原子任務全部分解完畢，將所得原子任務網(wǎng)絡作為規(guī)劃結果進行輸出。四、四、空間空間機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真u 通過對代價評估值進行比較，方法優(yōu)選

13、函數(shù)最終得到最優(yōu)方法u 從算例規(guī)劃流程中可以看出，評價與優(yōu)選函數(shù)在方法2和方法3中，選取了代價評估值最優(yōu)的方法3，ADD YOUR TEXT四、空間機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真2.采樣任務規(guī)劃算例求解u 所有非原子任務都被分解，規(guī)劃完成，輸出任務網(wǎng)絡中原子任務序列四、四、空間空間機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真ADD YOUR TEXT四、空間機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真3.實驗算例規(guī)劃結果四、四、空間空間機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真u 空間機械臂各關節(jié)角序列u 空間機械臂采樣任務末端軌跡仿真圖u 將算例規(guī)劃結果繪制成仿真圖，根據(jù)任務規(guī)劃輸出結果，得到采樣過程中空間

14、機械臂末端到達的幾個關鍵位置依次為ADD YOUR TEXT四、空間機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真四、四、空間空間機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真機械臂任務規(guī)劃實驗與仿真4.實驗算例結論u 可以證明本文提出的基于改進HTN的空間機械臂任務規(guī)劃算法，成功地對采樣任務進行了順利有效的規(guī)劃u 在規(guī)劃過程中選取最優(yōu)的任務分解方法，且最終得到的空間機械臂運動過程平穩(wěn)有序。研究總結與展望第三部分研究成果總結（1）本課題對四自由度艙內空間機械臂進行了運動學建模。應用D-H參數(shù)法對四自由度空間機械臂進行運動學建模，表示出機械臂末端連桿相對于基坐標系的變換關系，以及關節(jié)角速度與末端運動速度的關系。（2）設計了針對不同采樣環(huán)境

15、的可執(zhí)行動作。確定空間機械臂可執(zhí)行動作，進而反解出可執(zhí)行動作對應的關節(jié)角序列。（3）引入了合理的任務分解優(yōu)選方法，提出了面向空間機械臂采樣任務的改進HTN任務規(guī)劃算法，得出任務網(wǎng)絡分解化簡的有效流程研究前景展望 同時本文也存在一些可以后續(xù)挖掘與擴展的地方，使算法能夠適用于更加復雜多變的情境。（1）本文對空間機械臂可執(zhí)行動作的規(guī)劃存在一定的局限性，由于空間機械臂的實際操作中可能會受到各方面的約束與限制，目前對空間機械臂可執(zhí)行動作的規(guī)劃方法還不能充分滿足各種情況的需要。（2）本文空間機械臂末端可達范圍的計算較為簡單，在實際任務中，空間機械臂的尺寸、關節(jié)可行角度等因素都會對可行的目標采樣范圍具有約束

16、作用，目前采取的可達范圍計算方法比較簡單。外文文獻翻譯第四部分文獻題目XXXXXX文獻作者出處信息XXXXXXXXu 本文描述了兩種處理機器人HTN規(guī)劃時特殊情形的方法u 此文章通過實驗表明，分層任務網(wǎng)絡（HTN）規(guī)劃器適用于在復雜場景中尋找非平凡任務的解決方案。移動服務機器人能夠執(zhí)行可能構成實現(xiàn)高級目標的基本構件的行為。然而，只有很少的實驗證明了通用協(xié)商計劃者在移動服務機器人領域的應用。一個具有挑戰(zhàn)性的問題是由于基于自適應AI的規(guī)劃者假設閉環(huán)世界假設（CWA）并因此無法處理不完整的信息。例如，未在計劃域中表示的未知對象無法集成到計劃過程中。由于移動服務機器人在真實的動態(tài)環(huán)境中運行，并基于感官

17、數(shù)據(jù)自主地構建或調整其世界模型，因此它們不可避免地面臨有關世界的不確定和不完整的信息。簡化的計劃假設與現(xiàn)實世界的復雜性之間的矛盾構成了現(xiàn)代機器人的一個主要問題。本文描述了兩種處理HTN機器人規(guī)劃環(huán)境中的不完整世界知識的方法。幾個實驗表明，這些方法可以成功應用于動態(tài)和非結構化環(huán)境u通過對該文獻進行翻譯，對分層任務網(wǎng)絡規(guī)劃在機器人任務規(guī)劃上的應用有了一定的了解，對機器人任務規(guī)劃這一領域內的復雜性與挑戰(zhàn)性有了新的認識，對本文的研究思路提供了一定的啟發(fā)與參考。文獻題目XXXXXX文獻作者出處信息XXXXXXXX致 謝 特別感謝數(shù)月以來給予我?guī)椭湍托闹笇У腦X老師和XX學長。正是在他們的支持和鼓勵下，我才能在研究過程中攻堅克難、堅持不怠，順利完成畢業(yè)設計的相關研究。 首先，我要向XX老師致以誠摯的感謝。XX老師學識淵博，治學嚴謹，閱歷豐富，對待學生認真負責，在學術研究中思路清晰、一絲不茍，嚴格要求論文的結構和措辭要符合規(guī)范和邏輯，避免細節(jié)上的不應該犯的錯誤。老師對待學術研究的