合作信息
7. 可配置的多機器人三維仿真系統(tǒng)
發(fā)布單位：南開大學(xué)
所屬行業(yè)：新一代信息技術(shù)
合作信息類型：意向合作
機構(gòu)類型：高等院校
供求關(guān)系：供應(yīng)
合作信息期限：2016-12
參考價格：面議
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合作信息簡介
項目的背景及目的
作為機器人研究中的重要方面，機器人仿真技術(shù)始終是機器人領(lǐng)域的熱點之一。將計算機仿真技術(shù)的優(yōu)勢引入到機器人的研究中，使實驗者更加逼真地感受到機器人的空間三維環(huán)境。機器人仿真系統(tǒng)為機器人系統(tǒng)的前期設(shè)計、后期驗證提供了平臺，利用機器人仿真實驗替代實體機器人實驗，能夠有效避免機器人可能出現(xiàn)的硬件損傷，并提高工作效率。同時，可用于機器人學(xué)的教學(xué)中，豐富教學(xué)的內(nèi)容。
技術(shù)原理與工藝流程
1． 對機器人的三維仿真實現(xiàn)。根據(jù)真實機器人的幾何尺寸，利用AutoCAD和3dsMax進(jìn)行機器人建模，最終通過Managed Direct3D實現(xiàn)高仿真度的仿真機器人場景，并允許用戶以各種方式控制仿真場景的平移、旋轉(zhuǎn)、縮放操作。
2． 根據(jù)“可配置”的設(shè)計目標(biāo)，采用模塊化的設(shè)計思路，實現(xiàn)與真實網(wǎng)絡(luò)多機器人系統(tǒng)相同的架構(gòu)，保證仿真系統(tǒng)與真實系統(tǒng)各個模塊之間的相互替代，允許用戶在仿真模塊與真實模塊間的自由切換。
3． 通過對機器人學(xué)中正逆運動學(xué)、雅克比矩陣、軌跡規(guī)劃等基礎(chǔ)知識的研究，依據(jù).Net開發(fā)平臺，采用C#語言實現(xiàn)了三維仿真系統(tǒng)的整體架構(gòu)，利用Managed Direct3D實現(xiàn)了仿真場景，并利用計算機強大的圖形顯示優(yōu)勢實現(xiàn)了可擴展功能，例如：機器人末端點標(biāo)記，機器人數(shù)據(jù)文件的記錄回放功能等。
主要技術(shù)性能指標(biāo)
1. 萬次無故障運行，運行過程中內(nèi)存占用為55M。
2. 可運行于不同的操作系統(tǒng)中，包括：Windows 2000，Windows xp及Windows Vista。
3. 仿真場景可以實現(xiàn)60fps的刷新率。
4. 可通過Internet實現(xiàn)與真實網(wǎng)絡(luò)多機器人系統(tǒng)的連接。
技術(shù)水平及用途
本項目得到國家自然科學(xué)基金項目支持。應(yīng)用行業(yè)：1.教育 2.工業(yè) 3.制造業(yè)。
依據(jù).Net開發(fā)平臺，采用C#語言，并利用Managed Direct3D實現(xiàn)了一種可配置的多機器人三維仿真系統(tǒng)。根據(jù)“可配置”的設(shè)計目標(biāo)，采取模塊化的設(shè)計思路，實現(xiàn)了仿真系統(tǒng)與真實系統(tǒng)間的連接。經(jīng)過對可配置的多機器人三維仿真系統(tǒng)的測試與實際的應(yīng)用，取得了較好的效果。將仿真系統(tǒng)用于真實網(wǎng)絡(luò)多機器人系統(tǒng)中，實現(xiàn)了對算法的預(yù)設(shè)計，并輔助了真實系統(tǒng)實驗的設(shè)計實現(xiàn)和研究；將仿真系統(tǒng)用于機器人學(xué)教學(xué)中，生動地演示了機器人學(xué)中的基礎(chǔ)理論知識，豐富了教學(xué)手段，提高了教學(xué)的效率。
應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測
1. 將可配置的多機器人三維仿真系統(tǒng)應(yīng)用于各種進(jìn)行機器人相關(guān)技術(shù)研究的科研院所，可以輔助對機器人控制算法的預(yù)設(shè)計，并且可將仿真系統(tǒng)的一個或多個模塊組合嵌入到實際機器人系統(tǒng)中，輔助相關(guān)實驗的開展，進(jìn)行后期算法的分析和驗證。
2. 將可配置的多機器人三維仿真系統(tǒng)應(yīng)用到機器人學(xué)教學(xué)中，可以提高機器人學(xué)在中小學(xué)中的普及教育，并且針對各高等院校的機器人教學(xué)內(nèi)容，以其三維仿真演示功能為教師提供更豐富的教學(xué)手段。
作為機器人研究中的重要方面，機器人仿真技術(shù)始終是機器人領(lǐng)域的熱點之一。將計算機仿真技術(shù)的優(yōu)勢引入到機器人的研究中，使實驗者更加逼真地感受到機器人的空間三維環(huán)境。機器人仿真系統(tǒng)為機器人系統(tǒng)的前期設(shè)計、后期驗證提供了平臺，利用機器人仿真實驗替代實體機器人實驗，能夠有效避免機器人可能出現(xiàn)的硬件損傷，并提高工作效率。同時，可用于機器人學(xué)的教學(xué)中，豐富教學(xué)的內(nèi)容。
技術(shù)原理與工藝流程
1． 對機器人的三維仿真實現(xiàn)。根據(jù)真實機器人的幾何尺寸，利用AutoCAD和3dsMax進(jìn)行機器人建模，最終通過Managed Direct3D實現(xiàn)高仿真度的仿真機器人場景，并允許用戶以各種方式控制仿真場景的平移、旋轉(zhuǎn)、縮放操作。
2． 根據(jù)“可配置”的設(shè)計目標(biāo)，采用模塊化的設(shè)計思路，實現(xiàn)與真實網(wǎng)絡(luò)多機器人系統(tǒng)相同的架構(gòu)，保證仿真系統(tǒng)與真實系統(tǒng)各個模塊之間的相互替代，允許用戶在仿真模塊與真實模塊間的自由切換。
3． 通過對機器人學(xué)中正逆運動學(xué)、雅克比矩陣、軌跡規(guī)劃等基礎(chǔ)知識的研究，依據(jù).Net開發(fā)平臺，采用C#語言實現(xiàn)了三維仿真系統(tǒng)的整體架構(gòu)，利用Managed Direct3D實現(xiàn)了仿真場景，并利用計算機強大的圖形顯示優(yōu)勢實現(xiàn)了可擴展功能，例如：機器人末端點標(biāo)記，機器人數(shù)據(jù)文件的記錄回放功能等。
主要技術(shù)性能指標(biāo)
1. 萬次無故障運行，運行過程中內(nèi)存占用為55M。
2. 可運行于不同的操作系統(tǒng)中，包括：Windows 2000，Windows xp及Windows Vista。
3. 仿真場景可以實現(xiàn)60fps的刷新率。
4. 可通過Internet實現(xiàn)與真實網(wǎng)絡(luò)多機器人系統(tǒng)的連接。
技術(shù)水平及用途
本項目得到國家自然科學(xué)基金項目支持。應(yīng)用行業(yè)：1.教育 2.工業(yè) 3.制造業(yè)。
依據(jù).Net開發(fā)平臺，采用C#語言，并利用Managed Direct3D實現(xiàn)了一種可配置的多機器人三維仿真系統(tǒng)。根據(jù)“可配置”的設(shè)計目標(biāo)，采取模塊化的設(shè)計思路，實現(xiàn)了仿真系統(tǒng)與真實系統(tǒng)間的連接。經(jīng)過對可配置的多機器人三維仿真系統(tǒng)的測試與實際的應(yīng)用，取得了較好的效果。將仿真系統(tǒng)用于真實網(wǎng)絡(luò)多機器人系統(tǒng)中，實現(xiàn)了對算法的預(yù)設(shè)計，并輔助了真實系統(tǒng)實驗的設(shè)計實現(xiàn)和研究；將仿真系統(tǒng)用于機器人學(xué)教學(xué)中，生動地演示了機器人學(xué)中的基礎(chǔ)理論知識，豐富了教學(xué)手段，提高了教學(xué)的效率。
應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測
1. 將可配置的多機器人三維仿真系統(tǒng)應(yīng)用于各種進(jìn)行機器人相關(guān)技術(shù)研究的科研院所，可以輔助對機器人控制算法的預(yù)設(shè)計，并且可將仿真系統(tǒng)的一個或多個模塊組合嵌入到實際機器人系統(tǒng)中，輔助相關(guān)實驗的開展，進(jìn)行后期算法的分析和驗證。
2. 將可配置的多機器人三維仿真系統(tǒng)應(yīng)用到機器人學(xué)教學(xué)中，可以提高機器人學(xué)在中小學(xué)中的普及教育，并且針對各高等院校的機器人教學(xué)內(nèi)容，以其三維仿真演示功能為教師提供更豐富的教學(xué)手段。
