本科毕业设计终期答辩（课堂PPT）

,论文题目XXXXXXXX,学院：XX学院专业：XXXX,答辩人：XXX导师：XX,目录,CONTENTS,主要研究内容,PARTONE,研究成果综述,PARTTWO,研究总结与展望,PARTTHREE,外文文献翻译,PARTFOUR,目录,主要研究内容,第一部分,PARTONE主要研究内容,空间机械臂运动学建模,对自由度关节式空间机械臂进行数学建模，根据空间机械臂的各项参数，建立各个连杆坐标系，据此表示出各连杆的间的位置变换关系，从而建立机械臂的基座与末端相对位姿,空间机械臂可执行动作规划,给定关节空间中任意一段路径，对这段路径进行适当的处理和变换，得出在直角坐标空间中的轨迹序列，最后通过求解出关节位置与关节速度,空间机械臂改进任务规划算法,提出一种改进的机械臂分层任务网络规划方法，递归地将复杂任务分解成较小的子任务，直到出现那些可以直接执行预定动作就能完成的简单动作为止，通过合理规划动作序列，执行一系列预定可执行动作，从而使机械臂在执行预定简单动作序列的过程中，高效地完成采样任务,研究成果综述,第二部分,一、空间机械臂运动学建模,二、空间机械臂可执行动作规划,三、空间机械臂改进任务规划算法,四、空间机械臂任务规划实验与仿真,PARTTWO研究成果综述,一、空间机械臂运动学建模,1.对机械臂各关节建立坐标系，用D-H参数法描述各连杆间运动关系,2.通过运动学方程表示末端连杆相对基坐标系的变换关系,3.通过雅可比矩阵表示各个关节角速度对末端运动速度的关系,PARTTWO研究成果综述,一、空间机械臂运动学建模,1.对机械臂各关节建立坐标系，用D-H参数法描述各连杆间运动关系,四自由度空间机械臂各关节坐标系,四自由度空间机械臂D-H参数表,2.通过运动学方程表示末端连杆相对基坐标系的变换关系,3.通过雅可比矩阵表示各个关节角速度对末端运动速度的关系,PARTTWO研究成果综述,一、空间机械臂运动学建模,2.通过运动学方程表示末端连杆相对基坐标系的变换关系,3.通过雅可比矩阵表示各个关节角速度对末端运动速度的关系,写出各个连杆变换矩阵，得到手臂变换矩阵写出此空间机械臂运动学方程，得到空间机械臂末端位姿与各个关节变量之间的变换关系,1.对机械臂各关节建立坐标系，用D-H参数法描述各连杆间运动关系,PARTTWO研究成果综述,一、空间机械臂运动学建模,3.通过雅可比矩阵表示各个关节角速度对末端运动速度的关系,2.通过运动学方程表示末端连杆相对基坐标系的变换关系,1.对机械臂各关节建立坐标系，用D-H参数法描述各连杆间运动关系,本文研究对象的各关节均为转动关节，则可写出它在终端抓手上产生的角速度用矢量积法推算该机械臂的雅可比矩阵得到关节角速度与末端线速度和角速度的关系表达式即可通过所得的雅可比矩阵表示出由关节速度向操作速度的线性映射关系,PARTTWO研究成果综述,二、空间机械臂可执行动作规划,针对采样任务，设计空间机械臂的可执行动作提出空间机械臂可执行动作的规划策略两种可执行动作的实现与仿真验证,PARTTWO研究成果综述,二、空间机械臂可执行动作规划,针对采样任务，设计空间机械臂的可执行动作提出空间机械臂可执行动作的规划策略两种可执行动作的实现与仿真验证,以四自由度空间机械臂腰部位置为原点，建立空间直角坐标系。由于所研究的空间机械臂尺寸有限，因此可写出空间机械臂末端所能到达的空间范围,针对实际采样任务可能出现的障碍物、关节空间受限等情况，以圆弧曲线为例，设计空间机械臂的曲线可执行动作。,PARTTWO研究成果综述,二、空间机械臂可执行动作规划,针对采样任务，设计空间机械臂的可执行动作提出空间机械臂可执行动作的规划策略两种可执行动作的规划实现与仿真验证,为了减小速度突变对机械臂各关节造成的冲击，本文所确定的机械臂末端线速度随时间变化的情况如图,采用反变换法进行求解。对于前述已求得的运动学方程，可用未知的逆变换逐次左乘该矩阵方程，将各个关节变量逐个分离出来，从而解出这个未知关节变量。,PARTTWO研究成果综述,二、空间机械臂可执行动作规划,针对采样任务，设计空间机械臂的可执行动作空间机械臂可执行动作的规划策略两种可执行动作的实现与仿真验证,为了使机械臂以给定的操作速度运动，必须计算出相应的关节速度矢量。为了解出关节速度和微分运动，求出雅可比的伪逆解，于是即可通过上述机械臂速度矢量，得到关节速度矢量，实现空间机械臂末端由初始位置到达任意可行位置的可执行动作,通过进行可执行动作规划，机械臂末端的线速度实现了较为平稳的变化，保证动作准确性高效性的同时，最大可能地减小了速度突变对机械臂各关节造成的冲击影响,PARTTWO研究成果综述,三、空间机械臂改进任务规划算法,任务规划算法基本思想和语法采样任务规划问题表述与基本原子任务代价评估函数与分解方法优选采样任务网络的分解与化简,PARTTWO研究成果综述,ADDYOURTEXT,三、空间机械臂改进任务规划算法,分层任务网络理论的基本思想为任务分解，将复杂的非原子任务逐层拆解为执行器可以直接执行的原子任务。基于这种思想，我们定义了规划器的基本语法,1.任务规划算法基本思想和语法,三、空间机械臂改进任务规划算法,PARTTWO研究成果综述,ADDYOURTEXT,三、空间机械臂改进任务规划算法,2.采样任务规划问题表述与基本原子任务,空间机械臂的采样任务需要明确机械臂末端的初始位置，以及目标采样点的分布位置，为此定义系统状况矩阵表征采样任务中系统的状态,将机械臂能直接执行的原子任务归纳为三种可执行任务：移动、采集、释放。每个原子任务均包含执行前提与执行结果两大要素,三、空间机械臂改进任务规划算法,PARTTWO研究成果综述,ADDYOURTEXT,三、空间机械臂改进任务规划算法,3.代价评估函数与分解方法优选,同时针对空间中的多点采样任务，本文引入了代价评估函数与方法优选函数，代价评估函数能对任务分解方法的空间与时间代价进行评估，方法优选函数则对不同分解方法的代价评估函数值进行比较，从而选出最优的任务分解方法,三、空间机械臂改进任务规划算法,PARTTWO研究成果综述,ADDYOURTEXT,三、空间机械臂改进任务规划算法,3.代价评估函数与分解方法优选,基于上述原理，本文给出了代价评估与方法优选函数的算法流程流程,三、空间机械臂改进任务规划算法,PARTTWO研究成果综述,ADDYOURTEXT,三、空间机械臂改进任务规划算法,4.采样任务网络的分解与化简,因此，从任务网络结构图中可以看出，每一次任务网络进行化简时，本文提出的评价与优选函数都会对所检索到的分解方法进行优选，从而确定原子任务网络的最优化简方式,三、空间机械臂改进任务规划算法,PARTTWO研究成果综述,ADDYOURTEXT,三、空间机械臂改进任务规划算法,4.采样任务网络的分解与化简,在具体的算法实现上，首先，在规划域中搜索所有满足执行前提的方法，在代价评估函数与方法优选函数的作用下，对每个分解方法进行评价与比较，最终得到最优的原子任务网络,三、空间机械臂改进任务规划算法,PARTTWO研究成果综述,四、空间机械臂任务规划实验与仿真,1.实验算例设计,2.采样任务规划算例求解,3.实验算例规划结果,4.实验算例结论,PARTTWO研究成果综述,ADDYOURTEXT,四、空间机械臂任务规划实验与仿真,1.实验算例设计,算例设计上，给出了两个目标采样点，以及四自由度舱内空间机械臂的初始构型实验环境中存在一基座位于原点的四自由度空间机械臂，其D-H参数如表2-1；同时存在两个目标采样点、,四、空间机械臂任务规划实验与仿真,PARTTWO研究成果综述,ADDYOURTEXT,四、空间机械臂任务规划实验与仿真,2.采样任务规划算例求解,求解时，首先对初始条件，与实验环境进行表征,四、空间机械臂任务规划实验与仿真,PARTTWO研究成果综述,ADDYOURTEXT,四、空间机械臂任务规划实验与仿真,2.采样任务规划算例求解,首先将目标任务添加入任务网络中，后续的任务规划过程即为不断对任务网络进行分解化简，直至所有非原子任务全部分解完毕，将所得原子任务网络作为规划结果进行输出。,四、空间机械臂任务规划实验与仿真,通过对代价评估值进行比较，方法优选函数最终得到最优方法从算例规划流程中可以看出，评价与优选函数在方法2和方法3中，选取了代价评估值最优的方法3，,PARTTWO研究成果综述,ADDYOURTEXT,四、空间机械臂任务规划实验与仿真,2.采样任务规划算例求解,所有非原子任务都被分解，规划完成，输出任务网络中原子任务序列,四、空间机械臂任务规划实验与仿真,PARTTWO研究成果综述,ADDYOURTEXT,四、空间机械臂任务规划实验与仿真,3.实验算例规划结果,四、空间机械臂任务规划实验与仿真,空间机械臂各关节角序列,空间机械臂采样任务末端轨迹仿真图,将算例规划结果绘制成仿真图，根据任务规划输出结果，得到采样过程中空间机械臂末端到达的几个关键位置依次为,PARTTWO研究成果综述,ADDYOURTEXT,四、空间机械臂任务规划实验与仿真,四、空间机械臂任务规划实验与仿真,4.实验算例结论,可以证明本文提出的基于改进HTN的空间机械臂任务规划算法，成功地对采样任务进行了顺利有效的规划在规划过程中选取最优的任务分解方法，且最终得到的空间机械臂运动过程平稳有序。,研究总结与展望,第三部分,PARTTHREE研究总结与展望,研究成果总结,（1）本课题对四自由度舱内空间机械臂进行了运动学建模。应用D-H参数法对四自由度空间机械臂进行运动学建模，表示出机械臂末端连杆相对于基坐标系的变换关系，以及关节角速度与末端运动速度的关系。（2）设计了针对不同采样环境的可执行动作。确定空间机械臂可执行动作，进而反解出可执行动作对应的关节角序列。（3）引入了合理的任务分解优选方法，提出了面向空间机械臂采样任务的改进HTN任务规划算法，得出任务网络分解化简的有效流程,PARTTHREE研究总结与展望,研究前景展望,同时本文也存在一些可以后续挖掘与扩展的地方，使算法能够适用于更加复杂多变的情境。（1）本文对空间机械臂可执行动作的规划存在一定的局限性，由于空间机械臂的实际操作中可能会受到各方面的约束与限制，目前对空间机械臂可执行动作的规划方法还不能充分满足各种情况的需要。（2）本文空间机械臂末端可达范围的计算较为简单，在实际任务中，空间机械臂的尺寸、关节可行角度等因素都会对可行的目标采样范围具有约束作用，目前采取的可达范围计算方法比较简单。,外文文献翻译,第四部分,PARTFOUR外文文献翻译,文献题目XXXXXX文献作者出处信息XXXXXXXX,本文描述了两种处理机器人HTN规划时特殊情形的方法此文章通过实验表明，分层任务网络（HTN）规划器适用于在复杂场景中寻找非平凡任务的解决方案。移动服务机器人能够执行可能构成实现高级目标的基本构件的行为。然而，只有很少的实验证明了通用协商计划者在移动服务机器人领域的应用。一个具有挑战性的问题是由于基于自适应AI的规划者假设闭环世界假设（CWA）并因此无法处理不完整的信息。例如，未在计划域中表示的未知对象无法集成到计划过程中。由于移动服务机器人在真实的动态环境中运行，并基于感官数据自主地构建或调整其世界模型，因此它们不可避免地面临有关世界的不确定和不完整的信息。简化的计划假设与现实世界的复杂性之间的矛盾构成了现代机器人的一个主要问题。本文描述了两种处理HTN机器人规划环境中的不完整世界知识的方法。几个实验表明，这些方法可以成功应用于动态和非结构化环境,PARTFOUR外文文献翻译,通过对该文献进行翻译，对分层任务网络规划在机器人任务规划上的应用有了一定的了解，对机器人任务规划这一领域内的复杂性与挑战性有了新的认识，对本文的研究思路提供了一定的启发与参考。,文献题目XXXXXX文献作者出处信息XXXXXXXX,致谢,特别感谢数月以来给予我帮助和耐心指导的XX老师和XX学长。正是在他们的支持和鼓励下，我才能在研究过程中攻坚克难、坚持不怠，顺利完成毕业设计的相关研究。首先，我要向XX老师致以诚挚的感谢。XX老师学识渊博，治学严谨，阅历丰富，对待学生认真负责，在学术研究中思路清晰、一丝不苟，严格要求论文的结构和措辞要符合规范和逻辑，避免细节上的不应该犯的错误。老师对待学术研究的认真态度和严