年月日
院系
毕业
设计
领导
小组
审核
意见
难度
综合训
练程度
是否隶属科研项目
教学院长（公章）___________
年月日
备注：1、“题目类型”分为：研究型、设计型和应用型等。
2、题目“难度”分为：A、B、C、D四个等级。
3、“综合训练程度”分为：A、B、C三个等级。
毕业设计（论文）开题报告
学院
专业班级
姓名
学号
题目
双机器人协调操作的软件开发
题目类型
设计开发
一、选题背景及依据
1、国内外研究现状
目前，国内针对单机器人的研究非常多，但在双机器人协调操作研究领域还涉及不多。双机器人在生产实践中应用有着比单机器人更为广阔的前景。随着机器人技术的发展和应用领域的不断扩大，要求机器人所完成的任务越来越复杂，精度越来越高。在工业自动化和柔性生产中，存在这样一些情况，比如，在处理诸如装配复杂工件、搬运大型物体等任务中,单机器人所表现出来的能力越显不足,因而双机器人乃至多机器人系统正逐渐被应用到各个领域中。这种变化不仅能提高机器人自身的利用率,增加产量,而且能最大限度发挥机器人系统的工作潜能,提高机器人的多用途性。另外，双机器人协调工作，可减少机器人的复杂性。现阶段，对于双机器人协调系统的研究主要集中于两个方面:松协调和紧协调。前者是指两个机器人未形成共同抓取前的无碰撞轨迹规划问题,后者指两个机器人抓取同一物体形成闭环后的协调运动控制问题。现在，双机器人协调作业的研究和开发已成为机器人研究领域中重要且具有活力的一个分支。
2、选题目的、意义
本题目以模块化双机器人为研究对象，利用Pro/E和Matlab编程工具，设计开发一套可供双机器人运动学分析的仿真软件，并展开双机器人的运动学的深入研究，提出相关的评价指标体系。通过毕业设计，将所学的专业知识与实际相结合，融合各门课程知识。掌握双机器人模型的建立及其协调操作的基本原理，设计出新型的，具有实用价值的双机器人协调操作仿真系统。同时增强自己综合运用所学知识和技能去分析、解决实际问题的能力，使理论与实践相结合，巩固和发展所学理论知识，提高自己独立思考能力和团结协作的工作作风，促进自己建立严谨的科学态度和工作作风，同时也使自己对所学过的基础
[2]马香峰，机器人机构学[M]，机械工业出版社，1991。
[3]张晓红，Pro/E实训教材，电子工业出版社，2006。
[4]钟日铭，Pro/ENGINEER产品建模与Cinema4D渲染表现[M]，清华大学出版社,2010。
[5]施晓红周佳，精通GUI图形界面编程[],北京大学出版社，2003。
[6]李显洪,Matlab7.x界面设计与编译技巧[M],华中科技大学出版社，2006。
[7]罗华飞，MatlabGUI学习设计手记[M]，北京航空航天大学出版社，2009。
二、主要研究
1、主要研究：搭建双机器人图形界面，完成双机器人运动轨迹规划及仿真。
2、设计思想：利用Matlab中GUI功能及矩阵运算功能实现双机器人协调操作的运动仿真。
3、设计流程和方法：先通过Pro/E建立双机器人模型，导出为STL（ASC II）文件类型，再编写格式转换函数，将Pro/E中生成的模型转换为Matlab中可以调用的Mat文件，然后通过在Matlab中建立图形用户界面（GUI），通过函数实现上述文件的调用，通过编程实现双机器人的运动仿真。
4、GUI的建立过程：在Matlab中，图形用户界面（GUI）的建立有两种方法：通过图形用户界面开发环境（GUIDE）创建或通过直接编写底层函数M文件实现。当用GUIDE建立GUI时，会同时生成一个M文件和一个FIG文件，但也可以仅生成FIG文件，程序要成功运行，两个文件缺一不可；而用M函数文件直接编写程序时，是不需要FIG文件的，仅由M文件就可实现仿真界面的设计与控制。而且M文件在Matlab各个版本的兼容性上不存在任何问题，GUIDE创建界面则不然。另外，进行功能模块的函数编辑是GUI设计的一个重点内容。这其中涉及双机器人运动的位置约束关系及轨迹规划问题。而要建立机器人内部坐标的约束关系是一个相对重要的环节，在此基础上的运动轨迹规划是现在机器人技术研究的重点也是难点。
理论和专业知识进行一次全面、系统地回顾和总结。
3、本设计的任务
1）研究机器人建模技术，构建双机器人实物和环境的三维模型。
2）研究机器人仿真系统场景的放缩、平移、旋转和还原。
3）对双机器人展开运动学分析。
4）对双机器人展开轨迹规划的分析。
5）提出双机器人协调操作性的评价指标体系。
4、主要参考文献
[1]熊有伦，机器人学[M]，机械工业出版社，1992。
三、毕业设计（论文）工作进度安排
周
计划安排
1~3
第1-3周：明确设计任务，查阅相关文献，同时进一步学习新的理论知识。
4~5
搭建双机器人三维模型。
6~7
完成软件界面的搭建。
8~10
展开双机器人运动学分析。
11~12
提出双机器人协调操作性的评价指标体系。
13
撰写毕业论文，准备答辩。
指导
教师
意见
指导教师：
机器人仿真技术为机器人的设计和研究提供了一种方便的工具。同时它也为机器人的开发应用提供了方便而安全的试验手段。机器人在实际工作环境下的应用程序可首先通过仿真技术离线地编制和调试，从而可预先测知机器人所能达到的空间范围，以避免与周围环境的碰撞。这样既比较安全，又能节省时间和减少费用。国外从上世纪70年代末便开始从事这方面的研究，我国机器人的研究及应用起步较晚,机器人的仿真研究也只是集中在单机器人方面，双机器人协调操作的运动仿真研究则相对较少。基于双机器人相比于单机器人的各种优势，开发出一套能对双机器人进行运动学及动力学分析计算的计算机程序是十分迫切和必要的。