基于ROS系统的机械臂建模与路径规划研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

机械臂作为一种高度灵活的自动化设备，在工业制造、医疗手术、服务机器人等领域展现出巨大的应用潜力。

随着机器人技术的不断发展，对机械臂的功能和性能要求也越来越高，尤其是在复杂环境下的自主作业能力方面。

为了实现机械臂的智能化和自动化操作，建立精确的机械臂模型和高效的路径规划算法至关重要。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，随着机器人技术的快速发展以及对机器人智能化程度要求的提高，机械臂建模与路径规划技术受到了国内外学者的广泛关注，并取得了一系列的研究成果。

1. 国内研究现状

国内学者在机械臂建模与路径规划领域取得了一定的成果，特别是在应用研究方面。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本课题主要研究基于ros系统的机械臂建模与路径规划方法，首先对机械臂进行运动学分析，并基于d-h参数法建立机械臂的运动学模型。

然后，利用ros提供的urdf模型描述语言构建机械臂的三维模型，并在rviz可视化工具中进行模型仿真。

在路径规划方面，研究基于搜索和采样的路径规划算法，例如a算法、rrt算法等，并比较分析不同算法的优缺点。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、仿真实验和实物验证相结合的研究方法。

1.理论分析：-研究机械臂运动学和动力学相关理论，建立机械臂的数学模型。

-研究ros系统的架构和功能，掌握ros开发工具的使用方法。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.基于ros系统的机械臂建模与路径规划一体化设计：将ros系统作为开发平台，将机械臂建模、路径规划和仿真控制等功能集成在一个统一的框架下，实现机械臂开发的模块化和高效化。

2.针对特定应用场景的路径规划算法优化：针对不同的应用场景，例如工业流水线、狭窄空间等，对现有的路径规划算法进行改进和优化，提高算法在特定场景下的效率和鲁棒性。

3.仿真与实物实验相结合的验证方法：采用仿真实验和实物验证相结合的方式，对所提出的方法和算法进行全面的评估，确保研究成果的实用性和可靠性。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1. 张辉, 王硕, 孙立宁, 等. 基于改进 rrt*算法的机械臂三维避障路径规划[j]. 机械工程学报, 2020, 56(12): 12-21.

2. 李超, 陈柏, 谭浩, 等. 基于改进人工势场法的机械臂避障路径规划[j]. 华中科技大学学报(自然科学版), 2019, 47(s1): 443-448.

3. 刘振宇, 陈庆章, 陈强, 等. 基于改进蚁群算法的机械臂路径规划[j]. 机器人, 2019, 41(02): 150-157.