9篇关于碰撞检测的计算机毕业论文

今天分享的是关于碰撞检测的9篇计算机毕业论文范文, 如果你的论文涉及到碰撞检测等主题,本文能够帮助到你

协作机器人虚拟仿真系统的设计与开发

这是一篇关于协作机器人,运动学,轨迹规划,碰撞检测,虚拟仿真的论文, 主要内容为工业机器人成为现代工业制造系统中不可或缺的一环。伴随机器人技术的不断进步和发展,机器人的虚拟仿真技术也因此得到广泛的关注。机器人虚拟仿真是将计算机图形显示技术和机器人学的相关理论相结合,在计算机的虚拟环境中绘制机器人的三维模型,通过机器人模型的运动仿真进行正逆运动学、轨迹规划、奇异位姿处理、多个机器人协作等功能的实验验证。本课题以5kg不锐协作机器人作为研究对象,通过Qt结合Coin3D图形库完成该机器人的虚拟仿真系统。首先,在改进D-H参数法的基础上建立机器人的运动学模型,得到正逆向运动学的表达式。在正解的基础上,针对不直观和不能直接进行插补的问题,提出姿态的另外两种表示方法,利用欧拉角展示姿态,通过四元数进行姿态插补计算。推导研究机器人的雅可比矩阵。其次,针对关节空间轨迹规划问题,分析研究三次多项式和五次多项式插值。面对局部不可控的问题,提出B样条曲线插值的轨迹规划方法,同时进行五次B样条曲线控制顶点反算的推导过程,在Matlab对相应的算法进行实验验证。在五次B样条曲线规划的基础上,进行时间最优轨迹优化研究。针对轨迹规划的结果,在忽略摩檫力影响的基础上,进行拉格朗日动力学方程的研究推导,计算各个关节的输出力矩,提出通过关节计算力矩与设定阈值比较来判定碰撞是否发生的方法,并在判定碰撞发生后采用强停响应策略来处理。最后,针对虚拟仿真系统的功能需求,构建系统的总体设计方案,将系统划分为各个功能模块。通过Solid Works完成机器人三维模型的创建,在Qt与Coin3D结合的窗体中加载与显示虚拟三维模型。对人机交互界面的设计和按键动能进行描述。对整个虚拟仿真系统进行运动仿真和示教编程功能的实验测试。

贴面生产线虚拟仿真实验教学系统的研究与开发

这是一篇关于虚拟现实,实验教学,贴面生产线,碰撞检测,Unity3d的论文, 主要内容为贴面生产线是一条加工人造板材的自动化生产线,随着工业的智能化发展,贴面生产线得到了广泛的应用,因此关于贴面生产线的机械设备教学必不可少。传统的机械设备教学成本高、效率低、学员学习兴趣低下,同时存在一定的安全隐患。因此研发一套关于贴面生产线的虚拟仿真教学系统具有重要的现实意义。通过现场调研和收集资料进行功能需求分析后,以上海人造板机械厂中短周期板材贴面生产线为原型,设计开发一套贴面生产线虚拟仿真实验教学系统:选用Solid Works软件进行三维建模,等比例还原贴面生产线机械设备及其工作环境,并对三维模型结构进行简化,提高系统运行效率;利用3DSMAX软件对模型进行渲染,提高真实性,同时制作贴面生产线的工作动画;选择Unity3d作为系统开发平台,C#为开发语言,开发用户登录、场景漫游、工作教学、设备拆装、人员考核功能,帮助学员学习贴面生产线的操作流程及其机械设备的结构。本文开发的贴面生产线虚拟仿真实验教学系统主要有以下功能:贴面生产线操作流程的学习;贴面生产线机械设备结构组成的理论知识学习;贴面生产线的机械设备拆装操作训练和考核;对学员进行知识考核。学员通过该系统可以学习贴面生产线的空间结构和布局,掌握贴面生产线的操作流程和设备的结构。本系统的虚拟装配模块由于场景复杂,对碰撞检测算法实时性和准确性要求高,传统的碰撞检测算法无法满足需求,因此本文设计一套将层次包围盒和随机碰撞检测相结合的碰撞检测算法,最后通过实验验证该算法的可靠性。该算法能有效提高虚拟装配系统中模型碰撞检测的效率,保证虚拟场景的真实性。贴面生产线虚拟仿真实验教学系统包含完整的贴面生产线场景,开发周期短、成本低、还原度高、趣味性强,能够满足贴面生产线教学的基本需求,可以和传统的机械设备教学方式形成互补,为机械设备培训提供新的发展思路。该系统不仅可以给专门的板材加工工厂进行员工培训,还可以用于高校机械专业的自动化教学,具有一定的社会价值。

基于《液压传动》在线开放课程的虚拟仿真实验平台研究与开发

这是一篇关于虚拟仿真实验平台,液压传动实验,前端可视化,碰撞检测的论文, 主要内容为随着信息技术的蓬勃发展,国家大力提倡虚拟实验的研究工作。近些年,前端可视化技术也步入了高速发展期,作为H5新特性的Canvas网页画布技术,可视化图表库Echarts,以及新型的WebGl技术为在网页上进行虚拟仿真实验都提供了技术支持。本文结合陕西省精品在线开放课程《液压传动》建设,采用前端可视化相关技术,研究开发了应用于《液压传动》在线开放课程的虚拟仿真实验平台,为了方便在线学习者进行线上实验,进一步了解相关实验原理,本文基于虚拟仿真实验平台开发了液压泵性能实验和节流调速回路性能实验,同时为了使在线学习者了解常用液压元件的结构特点,本文基于虚拟仿真实验平台开发出液压元件的沉浸式虚拟装配实验。目前用于虚拟仿真实验的开发工具都有一个共同特点,就是必须依赖相关软件、以及大量插件,同时操作难度也相对比较高,使用地点也有很大限制,用于线上教学具有一定的局限性。本文所开发的虚拟仿真实验平台基于前端可视化相关技术,避免了软件以及大量插件的使用,具有操作简单、传播性强的特性。对于液压元件及系统的性能虚拟实验,主要是使用canvas以及echarts进行液压系统原理图的添加以及虚拟仪器的构建,同时结合vue响应式原理通过程序设计来实现交互功能。对于虚拟装配实验,为了让在线学习者更清晰的了解常用液压元件的结构,本文基于WebGL技术实现了常见液压元件三维模型的构建与展示,通过碰撞检测算法的运用以及合理的装配序列规划实现了虚拟装配实验中的虚拟装配动画和沉浸式虚拟拆装实验的功能。

工业机器人远程监控与诊断系统的研究与设计

这是一篇关于工业机器人,碰撞检测,滚动轴承故障诊断,远程监控平台的论文, 主要内容为工业机器人是推进制造强国的关键支撑装备,远程监控和故障诊断是维持其高可靠、高精度运行的重要保障。本论文旨在攻克个体差异显著、工况复杂多变下工业机器人的远程监控与故障诊断问题,并设计一套各大机器人厂商主流设备通用的工业机器人远程监控与诊断系统,系统的设计包括异常监控方法的设计、故障诊断方法的设计以及远程监控平台的设计三个方面。工业机器人的异常监控和故障诊断都是非常宽泛的研究领域,本论文由于篇幅有限不可能涉及到所有的方面,故挑选了机器人的碰撞检测以及机器人滚动轴承的故障诊断这两个十分重要的问题进行了研究,并提出了解决方案:(1)针对工业机器人的碰撞检测问题,首先对机器人进行了动力学模型的研究,然后对机器人的机械碰撞进行了MATLAB仿真。研究和仿真发现机器人的碰撞会造成机器人关节力矩的突变,也会导致关节角加速度以及角速度发生相应的变化。目前常用的一种碰撞检测方法是设定关节力矩阈值,这种方法很容易发生误报和漏报的现象。本文提出了一种基于机器人多维参数异常检测的机器人碰撞检测方法,该方法使用孤立森林算法得到机器人各关节多项参数的异常分数,然后设计了一个判定规则以判断碰撞具体发生在机器人的第几连杆。(2)针对工业机器人滚动轴承的故障诊断问题,对工业机器人滚动轴承的结构以及故障机理进行了研究,研究发现滚动轴承发生故障后最明显的一个表现就是振动加剧,并且滚动轴承不同部位故障的振动频率不同。为了解决工业机器人轴承故障诊断问题,提出了一种基于振动信号分析的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先结合使用完备全体经验模态分解法和小波包阈值法对轴承的振动信号进行降噪处理,然后通过小波变换得到轴承振动信号的时频特性图像,最后设计了一个深度卷积神经网络对时频特性图像进行分类。通过以上三步便能实现滚动轴承的故障诊断。为了实现机器人的远程监控,基于B/S(Browser/Server)架构设计了工业机器人远程监控平台,通过该平台用户可以在任何有网络的地方查看机器人的实时运行参数和运行状态。平台开发采用前后端分离的模式:后端基于J2EE(Java 2 Platform Enterprise Edition)平台、SSH(struts spring hibernate)框架开发,部署在Tomcat7服务器;前端基于VUE框架、Element UI库开发。在平台的设计中,主要做了以下工作:为了实现不同型号机器人数据的采集,对主流机器人设备接口进行了调研,并应用工厂模式编写了数据采集程序;为了实现数据的安全传输,在MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)协议的基础上设计了一种私有数据加密传输方法;为了保证系统的流畅性和易用性,使用Ajax技术或Web Socket协议实现端与客户端的交互。

工业机器人远程监控与诊断系统的研究与设计

种植牙手术辅助系统设计与实现

这是一篇关于口腔种植,STL&CT配准,碰撞检测的论文, 主要内容为随着计算机硬件和图形技术的进一步发展,CT影像和口扫STL模型的使用为口腔种植医护人员提供了更多便利。当前,牙齿缺失的治疗方式主要是将口腔种植体植入到骨内,并在其上部增加修复装置。然而,随着计算机技术不断创新,利用计算机辅助设计进行口腔种植设计已经成为发展趋势。这种技术可以通过三维重建技术对患者口腔进行精确的测量和分析,计算出最佳的种植位置和角度,提高手术效率和准确性。同时,还可以协助制作口扫STL模型,帮助医生更好地了解患者口腔情况,提高诊断和治疗水平。因此,利用计算机技术进行口腔种植设计是未来发展的方向。依据此背景,并结合医学图像理论,对种植牙手术辅助系统的关键技术进行了研究。本文的主要研究内容和创新点包括:(1)本文基于VTK图形开发包开发了一套适用于种植牙手术使用的辅助软件系统。该软件实现了基本的种植牙手术设计功能,能够导入CBCT图像文件和STL文件并配准,通过二维、三维视图的交互操作能方便用户进行手术设计流程。(2)本文基于改进的ICP配准算法提高了CBCT&STL配准精度,解决了传统ICP算法在本场景下不够理想的问题。改进的ICP配准算法依赖于在CBCT影像、STL的牙尖的用户选点,通过自动扩大选点范围获取牙尖点周围的数据链接关系并进行信息提取,得到新的数据并进行配准,消除用户手动选点造成的误差,通过实验数据对比,验证了改进方案的有效性,并应用在种植牙手术辅助系统中。(3)本文实现了种植体路径规划和碰撞检测,基于二维视图查看人体组织部分来调整种植体路径,实现对植体对相邻植体和关键组织神经管的碰撞检测,来确保种植的安全性和准确性。

基于数字孪生技术的工业机器人监测平台开发

这是一篇关于工业机器人,数字孪生技术,操作可视化,碰撞检测,路径规划,机器人状态监测的论文, 主要内容为工业机器人广泛应用于制造、冶金、化工、电子等危险环境和精密操作的工作场景。对工业机器人的运动仿真与监控技术的研究对推动中国智造领域提升和制造业转型具有重要意义。传统的方法大多使用模拟仿真与物理实体分离的技术,缺乏双向验证的实时数据、缺乏碰撞检测的准确性、缺乏全面的监控视角,运动仿真的可靠性低。数字孪生技术将物理对象的行为和过程数字化,根据实时数据进行动态更新,保持与物理对象的实际情况相一致。本文以工业机器人作为研究对象,依托数字孪生技术,为工业机器人的操作过程可视化和运动状态监测提供一种新的方法和平台,旨在提高工业机器人的安全性和生产效率。本文主要研究内容如下:工业机器人操作可视化研究。基于数字孪生系统的基本框架,借助SolidWorks软件完成虚拟模型绘制后借助Meshlab进行模型三角网格简化,完成工业机器人的三维表达,结合OpenGL在虚拟空间中建立工业机器人几何层面的数字孪生体。基于D-H法进行工业机器人运动学建模,构建其运动知识体系。通过机器人控制器自带的远程通讯接口实时获取工业机器人运动状态数据来驱动虚拟模型运动,在虚拟层直观地显示工业机器人实际操作过程的运动状态。工业机器人操作过程碰撞检测技术研究。针对工业机器人运动中可能出现的碰撞问题,提出一种基于混合层次包围盒的碰撞检测技术,以快速准确地判断工业机器人与其他设备是否发生碰撞。根据各模型部件运动形式的不同,对固定及平移运动的部件采用AABB包围盒,对发生旋转运动的部件采用OBB包围盒。利用层次包围盒技术进行粗略筛选,排查潜在碰撞的模型对,缩短检测过程。利用基本几何图元的相交性检测明确碰撞区域。在虚拟环境中构建工业机器人和工作台的工作场景,对其进行运动过程中碰撞事件的实时检测,验证该方法的可行性。工业机器人避障路径规划研究。为避免机器人在运动中发生碰撞情况,使用蒙特卡洛法确定机器人避障工作空间后进行路径规划和轨迹规划。路径规划使用基于贪心算法优化的RRT工业机器人避障路径规划算法。利用RRT算法在避障搜索空间中构建树状结构,从起点开始随机扩展节点,直到达到终点,能够有效地生成一条从起点到终点的无碰撞路径。利用贪心算法对生成的路径进行优化,删除冗余的节点,缩短路径长度。在虚拟仿真场景中设置运动规划实验进行该方法的有效性验证。工业机器人监测平台开发。基于QT应用开发框架与C++高级语言,开发工业机器人监测平台。该平台采用CS架构,利用TCP/IP通讯协议进行数据采集和传输。通过工业机器人远程通讯功能接口保证数据传输的实时性和完整性。系统设计包括软件架构设计、功能实现和界面设计。功能模块主要涵盖状态监测、能效监测、运动同步可视化、生产管理等方面。此外,对软件系统进行性能测试和功能测试,展示软件系统的运行效果和操作流程,以评估软件系统的稳定性和可靠性。

面向三维建模仿真的关键帧动画系统的设计与实现

这是一篇关于计算机动画,关键帧插值,碰撞检测,三维仿真的论文, 主要内容为计算机仿真软件对工业发展和学术创新有着深厚的影响,在国防军工领域也发挥着重要的作用。其中,计算机动画也越来越多地被应用在国民经济、社会民生与军事研究等方面。MTSS是电子科技大学计算机仿真技术研究院自主研发的微波器件仿真软件,为了优化和丰富该软件后处理模块,弥补部分功能缺失的问题,研究与开发了本文面向三维建模仿真的关键帧动画原型系统。本文主要研究内容如下:1.首先调研了计算机动画中关键帧动画的相关背景与国内外研究情况,研究了针对关键帧动画的三维坐标变换、关键帧插值与碰撞检测等基础理论。2.针对关键帧动画模块,研究并设计出适用于本原型系统的分段三次样条插值、四元数球面线性插值以及模型变形等算法。创新性地提出样条曲线的折线重采样优化方法与中间帧数据优化方法,简化了样条曲线的插值复杂度与中间帧数据存储量,提高了算法效率的同时也降低了内存占用率;针对碰撞检测模块,研究并设计出适用于本系统的混合AABB与OBB层次包围盒算法。通过这两个包围盒的预检测机制,降低了检测的整体计算量,提高了算法效率。3.研制了关键帧动画原型系统。搭建三维建模软件框架并开发了特征导航栏和模型操作器,用户能在框架中进行基本的模型创建、模型导入与模型编辑等操作。在关键帧插值算法的基础上,开发了模型运动动画、摄像机动画、颜色变化动画、模型变形动画等主要动画制作功能,并增加了自动添加关键帧、循环播放动画、轨迹绘制、插值方式设置等动画辅助功能。研究了时间轴操作面板与动画系统之间进行信息传递的方法,开发的时间轴操作面板能够让用户与动画系统进行可视化交互,直接在操作面板上对关键帧与动画信息进行控制,提高了动画制作效率。研究了动画数据读写问题,开发了动画的数据读写功能。用户能够保存动画信息并在需要时立即读取动画文件复现原动画。最后,为了增加动画的真实性,开发了碰撞检测模块。用户可以在建模与动画制作的过程中通过该模块判断模型是否发生贯穿。4.通过爆炸动画、云图动画、模型观察演示动画、变形动画等动画制作功能,验证了原型系统已达到设计目标。本原型系统可以应用到的MTSS的后处理模块,解决其没有动态动画效果,不能制作动画直观地展示模型组成、不能用仿真结果生成动态云图、不能实时观察模型动态变化等问题。