舞蹈机器人开题报告.doc

沈阳航空航天大学自动化学院毕业设计(论文)开 题 报 告学生姓名： 学 号： 专 业： 指导教师： 负责教师： 论文题目： 年 月 日一、立题意义 机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自20世纪60年代初问世以来，经历40余年的发展已取得长足的进步。到现在为止，机器人的种类已有几百种，以应用带生产和生活的各个领域。随着人们物质生活的提高，精神生活已引起了人们的重视。在这种情况下，舞蹈机器人便应运而生。 舞蹈机器人作为一种极具娱乐观赏性的艺术形式，吸引了越来越多的的学生，为他们接触前沿科技提供了合适的机会，有助于普及素质教育和机器人技术知识，反过来也会促进人工智能和机器人的发展。 在这个科技发展日新月异的环境下，科技不断的进步，舞蹈机器人也在随着进步，毕竟不发展就会被淘汰。舞蹈机器人的设计涉及到很多方面，所以舞蹈机器人的研究同样推动了许多科学研究的进步。舞蹈机器人现在不仅仅体现在娱乐方面，同样体现在学习方面，一个新型的舞蹈机器人可以让一个学生学到很多很多，死记硬背的书本上的知识根本无法与自己动手所收获的知识相提并论。所以在现代学生不断进步的前提下，舞蹈机器人同样需要进步。二、研究内容及目标本次毕业设计的题目是：仿人舞蹈机器人的舞蹈动作设计与实现。舞蹈机器人的设计一般要经过创意的提出、整体讨论、初步设计、组装调试、最终定型等几个大的步骤，其中最重要的当数其中的机械设计环节，它关系到后面机器人的整体性能以及控制系统分的设计。机器人工程是一门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为一体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化和系统化，一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。伴随着计算机技术的不断发展，由于其强大的计算能力和记忆能力，以及社会的需求进而孕育出了机器人。毕业设计所应用的开发平台为bioloid，bioloid是一套科学教育用的机器人套组件，使用不同模块化的运动关节（机器人伺服马达），来建造各式各样的机器人。bioloid robot完整套件组,可以组合出18个关节(18 dof自由度)双足机器人. 还有犬型机器人，以及恐龙，机器电铲，家用机器人，蜘蛛侠，蛇形机器人等。bioloid机器人使用ax-12(智能型伺服马达)，具有位置控制与讯号回馈功能。设计者可以手动制定出动作，让motion editor 记忆并且仿真，省去繁复的位置控制。通过behavior control来建构完整的机器人动作。如此，便可通过behavior control programer给机器人编排出一套完整的动作。本次毕业设计主要要完成舞蹈机器人的造型的组装以及设定舞蹈机器人的动作，按照动作编写程序，使机器人完成一套特定的舞蹈动作。三、实现方案(方法、手段等可行性内容)毕业设计中所提供的舞蹈机器人零部件有很多，可以组装成不同的机械形态，但是以人类为蓝本的机器人才最能凸显出毕设的意义。bioloid开发平台的机器人的主要零部件有：cpu、传感器各1个，舵机18个，可充电镍氢电池1块，smps外接电源线1条，以及若干的导线、结构框架等。利用这些零部件组装成一个拟人度相对较高的舞蹈机器人是我要进行的第一个步骤。组装之后的机器人形状如图舞蹈机器人的动作是表现在一定时间序列上的空间位姿（位置和姿势）的集合。在初步创意阶段，考虑机器人的整体形象以及特色动作，提出几套舞蹈动作方案并进行可行性分析和评价。确定之后进行详细的舞蹈动作设计，最后将设计得到的动作数据写入behavior control programer，实现机器人的动作。舞蹈机器人的动作设计是根据真人舞蹈、卡通动漫或者想象中的动作，按照舞蹈机器人本身的形象和机械结构设计富有个性的动作。这一过程充分的发挥了人脑的形象思维进行主观创作，构筑机器人动作模型。舞蹈机器人的动作的实现，是通过控制关节的。电机在指定的时间到达指定的空间位姿，将设计的动作转化为机器人的实际动作舞蹈机器人动作设计和实现的方法一般是借鉴机械臂轨迹的控制方法，在不同的平台和技术水平基础上采用不同的方法。behavior control programer采用的就是虚拟仿真法。其中，动作编辑器的编辑界面如图所示鉴于12年鸟叔的style火爆异常，我想在舞蹈动作的设计上加入鸟叔的招牌动作骑马舞。另外，收到春晚的启发，在舞蹈动作里加入少量的武术元素可以让舞蹈看起来更加的有力，给人以美的享受。但是舞蹈机器人并不是人类，在重心方面还是需要进行考虑的。一些机器人无法完成的动作不会强求完成。目前，由于研究水平与研究手段的限制，不能将人的动作记录到计算机并且将其直接数字化为运动数据，基于建模的思想，采用虚拟仿真技术获得动作数据就成为了现实。behavior control programer是先将舞蹈机器人按照机构分解成若干个运动部件，在软件中把这些部件表示出来，再考虑机器人姿态和部件间的约束，进行动作设计，将一段时间内的机器人的动作用连续的图片表示出来，动作在机器人上的实现是将此数据序列转换成电机的脉冲大小，输入机器人控制系统。四、参考文献1 徐谋峰, 黄雪梅. 舞蹈机器人动作编程研究. 山东理工大学学报, 2010, 24(4)2 杨东辉, 徐嘉隆. 高自由度舞蹈机器人的设计与实现, 2009(5)3 陆光，刘海晨，彭时林，许家林.多自由度舞蹈机器人的设计与实现.东南大学机械工程学院，2006（6）4 董建军，杨文杰.舞蹈机器人的设计及控制.信阳师范学院学报，2002（10）5 杨东辉，徐嘉隆，陈海东.高自由度舞蹈机器人的设计和实现.机器人计数与应用，2008（9） 6 胡志强，王润孝，李曙光.舞蹈机器人动作设计与实现研究.制造业自动化，2006（11）7 肖慧杰,高大志. 舞蹈机器人控制系统研究与设计.东北大学人工智能与机器人研究所2006(1)8 徐某锋，张新义,黄雪梅.人形机器人机构与控制系统设计及步态规划研究.山东理工大学，2003(3)9 张建高.智能舞蹈机器人设计与制作.北京航空航天大学学报，2006五、计划进度一览表序号阶 段 及 内 容起止时间阶 段 成 果 形 式1开题报告及外文翻译第1、2周提交开题报告，完成外文翻译2熟悉bioloid开发平台及behavior control programer软件第3周熟悉软件用法，能够初步的设计机器人的动作3编辑舞蹈动作第4周根据自己的喜好编辑出机器人所要使用的舞蹈动作4舞蹈动作程序化第510周将自己编辑好的动作用编辑