移动机器人的可视化编程及仿真系统研究与实现

论文摘要

随着科技的发展，无论是在消费娱乐市场，还是在医学科研领域，甚至在现代化战争中都能看到机器人的身影。机器人的应用越来越广，因而机器人可视化开发逐渐成为热点趋势。微软最新推出的机器人工程开发平台“MicrosoftRobotics Studios”，不但推动了机器人技术的发展，也带来观念上的革新，使得机器人技术更趋于可视化。本研究在国家自然科学基金(60475031)和湖北省青年杰出人才基金(2005ABB021)等项目的资助下，开发了一套面向机器人应用与开发人员的通用编程平台——Visual RobotSoft，论文针对机器人可视化编程和仿真的一些关键问题和应用技术进行了研究，论文的主要研究内容有：(1)对于机器人的运动控制，提出了一种基于可视化编程的控制策略实现方法。该方法可以方便、直观地编写机器人的行为控制、避碰等运动过程，并且不需要考虑计算机语言的语法和输入程序代码。(2)提出了一种编译器—编译器的设计策略，同时给出了从可视化图片设计语言到控制器伪指令代码系列的解决方法。(3)使用计算机可视化和面向对象的手段，模拟机器人在虚拟环境中的动态特性。论文主要从构建环境地图、仿真机器人物理特性、模拟运动时传感器特性、加载机器人运动控制策略以及完成可视化编程模块与仿真模块的系统集成等方面展开分析和讨论。(4)本文采用动态链接库的方法构造仿真软件的语言解析库，将机器人的可视化运动控制策略、环境对象和感知对象的信息融合，并以图形方式显示在二维仿真环境中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 机器人可视化编程及仿真技术的研究现状
• 1.2.1 机器人可视化技术的研究现状
• 1.2.2 机器人仿真技术的研究现状
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 本文的主要研究路线
• 1.5 本文的主要研究内容及论文的组织结构
• 1.6 本章小结
• 第2章 相关领域的关键技术与发展动态
• 2.1 可视化程序设计语言简介
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 可视化语言基本概念
• 2.2 可视化语言的核心技术
• 2.3 机器人仿真系统中的基本问题
• 2.3.1 仿真环境的建模技术
• 2.3.2 机器人行为控制
• 2.4 本章小结
• 第3章 系统功能分析
• 3.1 系统总体功能
• 3.2 系统软件的概要设计需求
• 3.2.1 机器人可视化编程软件的功能需求
• 3.2.2 机器人仿真软件功能需求
• 3.3 Visual RobotSoft 工作流程
• 3.4 本章小结
• 第4章 机器人控制软件的可视化编程
• 4.1 引言
• 4.1.1 系统软件的详细设计方法及流程
• 4.1.2 需要考虑的因素
• 4.2 机器人控制软件的体系结构
• 4.2.1 可视化编程模块的 GUI 设计
• 4.2.2 代码编译模块
• 4.2.3 串口通讯
• 4.3 可视化编程软件运行实例
• 4.4 本章小结
• 第5章 机器人仿真软件
• 5.1 引言
• 5.2 仿真软件的总体设计
• 5.3 仿真软件的功能设计
• 5.3.1 环境模块
• 5.3.2 感知模块
• 5.3.3 行为控制模块
• 5.3.4 代码解析及集成模块
• 5.4 运动控制模块
• 5.5 仿真实验实例
• 5.6 本章小结
• 第6章 总结和展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 以后的研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文、奖励及科研项目