一、基于虚拟环境的机械结构动态设计方法的研究（论文文献综述）
魏君一[1]（2021）在《基于数字孪生的零件测量系统开发》文中研究指明智能制造的基础本质上需实现物理空间与数字空间中的数据互融互通,数字孪生技术为实现物理空间与数字空间相互映射提供了解决方案。本文以零件测量平台为对象,使用数字化建模技术设计了虚拟测量平台,根据虚拟测量平台映射为物理空间中零件测量平台,研究了零件测量平台虚实映射和数据集成方法,开发了基于数字孪生的零件测量监控系统。主要研究内容和成果如下:（1）给出了基于数字孪生的零件测量系统整体方案,研究了零件测量平台物理空间与虚拟空间之间的建模映射技术,根据零件测量平台的数据特点,提出了零件测量平台监控系统构架。（2）依据零件测量系统框架,确定了虚拟测量平台统一的建模方法,分析了物理空间与虚拟空间之间数据映射和驱动方法,研究了零件测量系统虚实数据集成的方案。在虚拟测量平台模型的基础上,搭建了物理测量平台,并对零件测量平台中各个测量工位的机械结构与相应的零件夹具进行了介绍,完成了物理平台的PLC控制系统设计。（3）多源异构设备数据采集软件开发与测量系统数据库设计。分析了测量平台中孪生数据的组成,使用OPC、Socket技术开发了PLC与机器人数据实时采集软件。根据测量平台中数据的存储与管理需要,设计了数据库表结构,实现了物理测量平台状态数据的实时采集。（4）根据测量平台控制需求,使用三层软件架构,编写各个测量功能模块,实现监控系统软件对测量平台的测量控制与监控。最后通过零件测量平台进行实例测试,完成了物理测量平台状态数据到虚拟测量平台传输的验证。
杨睿[2]（2021）在《基于强化学习的双足仿人机器人步行控制》文中研究表明随着科技的发展与进步,机器人已经开始广泛应用在人们的生产生活中。双足机器人是其中的热点领域,其具有灵活性高、适应性强的特点,可以直接使用一些为人类设计建造的设施,融入人类的工作生活中。在双足机器人的应用中,稳定的步行能力是其顺利完成工作任务的基础。但双足机器人结构复杂,步行控制困难,传统的步态规划控制方法具有模型复杂度高、应用场景局限、生成的步态与人体步态差异较大等缺陷。因此,进行步态规划控制方法的创新研究具有重要意义。针对上述传统步态规划控制方法存在的问题,本文设计了一种基于强化学习框架的步行控制器,在仿真环境中进行智能体步行策略训练,并将步行策略移植到机器人物理样机上进行实验验证。本文主要研究内容包括:（1）根据实验任务不同分别研发了两台机器人实验平台,10自由度机器人样机具有仿人体的质量分布和结构设计,旨在生成与人体步态相似的步行动作;6自由度机器人样机具有简单的结构和较低的制造成本,承担步行策略在物理样机上的验证任务和步态的鲁棒性实验任务。分别对两台机器人进行了结构设计和硬件选型,并搭建了基于RTOS（Real Time Operating System）和ROS（Robot Operating System）的控制系统。（2）分析说明了几种主流的强化学习算法各自的特点,设计了基于近端策略优化（Proximal Policy Optimization,PPO）的步行控制器,进行了奖励函数、噪声条件等部分的设计与搭建。（3）构筑了仿真实验环境并进行仿真步行训练。在Gym强化学习标准化环境的基础上,结合Mu Jo Co仿真平台,智能体由步行控制器驱动与环境交互学习步行策略,并将生成的步行策略的性能在仿真环境中进行验证。（4）搭建真实实验环境,将仿真环境中生成的步行策略移植到机器人物理样机上进行步行实验,并对机器人步态的仿生性和鲁棒性等进行了分析比较,表明强化学习在双足机器人步态规划过程中的有效性。本文针对传统机器人步态规划控制方法存在的问题,利用强化学习步行控制器对其进行改进,并用仿真实验和真实实验证明了方案的可行性,得出了基于强化学习的步态控制方法可以生成具有一定仿生性和鲁棒性的双足机器人步态的结论。
孔祥旭[3]（2021）在《基于Unity3D的帆船训练模拟系的设计与研究》文中认为随着人们对健康生活要求的日益提高,帆船运动在中国得到迅速发展。相比于其他运动形式,帆船运动先天具有准入门槛高、投入成本大、危险性更高等特点,其本身的地域限制和对运动环境的依赖也一同阻碍了帆船运动事业的进一步发展。针对现有阻碍帆船运动发展的各种问题,设计了一种基于Unity3D的帆船训练模拟系统,为帆船爱好者和入门运动员提供一种更加安全、便捷、低成本的训练方案,并以视景模拟、力反馈模拟、操作环境模拟为主要研究任务,对系统进行具体开发。首先,总结了OP级帆船训练模拟系统的设计和使用需求,设计了以Unity3D引擎为功能核心的,包含视景模拟、力反馈模拟、操作环境模拟、运动模拟功能的系统总体方案,搭建了相应的总体硬件设备模型。其次,使用Solidworks软件绘制了虚拟帆船模型,并在Unity3D引擎中完成了帆船模型的装配和各部分坐标重置。使用Unity3D引擎搭建了虚拟海上环境,设置了各类辅助标志和辅助视听组件,为实时视景模拟的实现提供了环境基础。再次,根据OP级帆船的航行特点和受力情况,通过对象嵌套使航行层对象与摇荡层对象分离。针对帆船的摇荡模拟,设计了两种模拟方案——动画模拟方案和浮力球模拟方案。针对帆船的航行模拟,编写了包括操作功能、环境设置功能和航行执行功能在内的多个控制脚本,实现了对虚拟帆船对象的控制。最后,通过分析OP级帆船的船载操控设备的功能,设计了模拟舱机械结构和模拟舱中用以向系统发送操作信号和实现对操作者实时力反馈的人机交互设备,以及设备与计算机Unity3D引擎的通讯方案。以船舵部分为例,进行了人机交互设备的通讯实验和模拟训练功能测试,实现了利用外部专用设备控制帆船行为以及船舵设备的力矩反馈驱动。
刘宇涵[4]（2020）在《特种装备全生命周期重要环节实时仿真关键技术研究》文中提出特种装备在国防科工和社会生产中占据着非常重要的地位,特种装备的种类十分多样,包括国防装备、工程机械、高端实验器械等,其结构复杂,产品开发周期需经历方案论证、概要与详细设计、加工制造、装配和测试等串行阶段。然而其核心环节中人-机-环境的测试验证是事后验证,导致各环节反复,致使研发成本大量增加,造成产品上市与应用周期延长,因此,对特种装备的全生命周期进行实时仿真能够帮助解决特种装备生产、检测、投入使用到安全维护各环节遇到的问题。本文专注于对特种装备全生命周期中部分重要环节的仿真,对其中的关键技术进行研究与实现,主要包括:特种装备及相关大型场景的实时绘制和漫游、基于刚体动力学的特种装备运动与虚拟操控的物理仿真实现、特种装备伪装用柔性织物实时绘制算法改进、以及特种装备实时仿真中多途径人机交互技术的探索和实现。首先,针对特种装备仿真效果差、场景单一和大型环境绘制延时等问题,探索一种能够对多种特种装备及大型场景进行实时仿真的方法。以集成实车、风力发电机和分子级轴承性能试验样机等多种特种装备及其运行场景为实例,采用专项优化模型材质中面片和三角形的策略,引入多层次细节重划分方法,大大缩减绘制模型数量,实现模型材质轻量化,降低仿真的时延;采用微表面材质模型,引入PBR渲染管线技术,完善材质纹理的真实感,减少渲染时间。从而实现对特种装备所处大型场景的实时绘制与漫游。其次,针对特种装备运动和虚拟操控,以徐工集团水泥泵车、压路机和装载机等多种特种工程车辆为例,采用抽象简化模拟物体运动关系的策略,引入刚体动力学实现特种装备和其他对象模拟方法,对多个特种装备进行受力关系分析,对其在场景中的各个运动关节和部件的受力情况进行描述,对各部件受力姿态相关参数进行优化调整,减少特种装备运动和操控上物理仿真的运算量,避免一定程度物理运动仿真偏差大的情况,提高物理仿真的精确性;保证在每一个绘制时间步长内的时间耗散均在虚拟操控容许的时延之内,实现特种装备运动和虚拟操控的实时性。再次,对于特种装备的伪装应用方面,本文对伪装的柔性布料进行仿真模拟。装备伪装评估在现代装备领域是一个重要的技术,军事伪装的不断发展主要得益于人类科技的进步。采用专注于布料的模型建立和动态模拟的策略,从布料的结构和运动为切入点,通过对布料模拟的几何参数和行为参数的分析,对布料模型的建立方法进行优化,减少运算量;对于异质布料的动态绘制,将场景中不同布料的属性和迭代次数进行分类处理,实现不同的材质效果,提高异质布料动态仿真的真实度;提出一种基于动力学方法的随机可控的区域风场模型,减少风场中布料撕裂效果模拟的时延,并对风场中布料撕裂算法进行改进,随网格变化动态改变质点的撕裂阻尼,改善布料撕裂的仿真效果,实现真实的撕裂效果模拟。最后,针对现有的虚拟现实场景交互模式单一且难以取得良好效果的问题,对特种装备实时仿真中多途径人机交互技术进行探索和实现。采用对不同交互需求进行定向设计和交互设计统一化的策略,设计一套完整的虚拟交互框架、流程和方法。对能够进行语音交互的场景,对声音的采集和合成方法进行改进,优化声音交互端的工作,降低场景声音延时,实现实时虚拟声场沉浸体验;对于复杂工作环境中传统交互无法达到预期效果的情况,设计一套能够用于多种虚拟场景中的手势交互指令集,对人体不同的区域范围构画交互内容,降低手指交互指令间的冲突,提高手势指令的控制效率,实现统一的手势交互;对于沉浸式的交互需求,采用HTC VIVE等设备搭建真实的虚拟场景,获得更加真实的交互体验,从而降低使用者在实际操作过程中遇到的意外情况;对于交互舒适性的研究,在人机操作舒适性验证平台实践中,完成对大吨位装载机和双钢轮压路机操作系统的模拟,有效控制企业的产品研发成本。
刘李军[5]（2020）在《虚拟仿真技术在掘进机人因工程学分析中的应用研究》文中进行了进一步梳理从我国能源发展的总体趋势上看,煤矿机械一直呈高速发展的上升趋势,而掘进机作为煤炭生产中实现高产、高效,安全机械化生产的关键设备,需求量在逐年递增。但由于掘进机井下工作环境的特殊性,而且操作风险高,油耗大等特点,使得目前在掘进机的人因工程学方面的研究比较少,即使有一些人因工程学方面的研究,由于环境恶略、危险性大且实验数据不易采集等问题,导致在煤矿机械人因工程学方面的研究困难重重。近年来,虚拟仿真技术以其极大的优势引起广泛关注,应用范围从最初的游戏娱乐逐渐推广至工业设备的虚拟仿真与控制。利用虚拟仿真技术,可以有机整合人、机、环境等数据,使实验中的人、机器和环境合理结合,达到人体机能、生理、心理与机器、环境的协调统一,并使之安全有效地与高新技术完美结合,是一个把煤矿机械和人因工程学研究连接起来的绝佳方案。本论文以煤矿巷道施工用悬臂式掘进机的人因工程学分析作为研究目标,以悬臂式掘进机为研究对象,以人因工程学理论为指导,利用三维建模技术构建悬臂式掘进机虚拟样机,借助Unity3D虚拟现实系统开发平台,实现悬臂式掘进机操控仿真,模拟其机械结构和运动仿真:进行人因工程学验证分析,为掘进机人因工程学的研究提供理论依据。首先,本文通过对EBZ230悬臂式掘进机的运动状态和机械结构的具体分析,基于掘进机使用环境的特殊性,并结合其实际情况,我们从掘进机工作环境、驾驶员界面及手伸界面设计、操控装置仪表显示和控制器设计等几个方面考虑,利用Solidworks建立各部件基本模型,通过Maya对模型进行优化,实现掘进机样机模型构建。其次,借助Unity3D虚拟现实平台构建交互式的悬臂式掘进机作业场景和施工过程仿真环境。利用平台提供的物理引擎和C#语言进行动态编程,完成掘进机各部分（截割头的旋转和升降运动、履带的行走运动、铲板的升降运动）的运动模拟,基于VR头盔的SDK设计了头盔显示器与视景控制模块的接口,使操控者通过佩戴VR头盔在虚拟仿真环境中进行操控,获得真实的操控体验,对仿真系统从操控舒适性、控制器流畅性、虚拟模型、操控空间设计,环境效应和仿真平台等方面做出理论评判。最后,用DELMIA软件和模糊综合评价法来评价虚拟仿真技术在掘进机人因工程学研究中的有效性和可行性。实验表明,系统运行稳定,操控效果真实流畅,满足操控者安全舒适的要求。该系统的研发,不但克服了真机研究中时间和空间的束缚,对掘进机人因工程学的研究具有重要意义,也为煤矿机械等特殊设备的人因工程学研究提供了新思路。
符俊岭[6]（2020）在《混联式力反馈设备开发与关键技术研究》文中进行了进一步梳理力反馈技术是一种重要的人机交互通道,在虚拟装配、辅助医疗手术、空间遥操作等领域发挥着重要作用。融合力觉反馈信息后,操作者可以感知交互过程中的力、硬度等物理信息,获得真实的体验感,进一步指导操作者完成操作任务和判断决策。作为人机交互的接口,力反馈设备的性能直接影响操作者交互过程的体验感以及完成操作任务的流畅度,因此需要对设备的运动学与动力学建模、重力补偿和反馈力误差补偿方法等关键技术及关键交互性能指标进行研究。本文基于实验室前期自主开发的力反馈设备,设计了串联式腕部姿态采集系统,对设备的重力补偿、反馈力误差补偿方法等关键技术进行研究,分析力反馈设备的关键交互性能,搭建实验测量系统完成验证实验。本文主要研究内容如下:（1）力反馈设备腕部姿态采集机构及系统设计,设备运动学、动力学建模与仿真分析。根据人体工程学指标,设计了三自由度腕部姿态机构及其信号采集系统,获取操作者手部姿态信息;建立设备的运动学和动力学模型,搭建ADAMS虚拟样机,采用理论计算与虚拟仿真联合分析方法,验证运动学、动力学模型的正确性,分析动力学公式中各支链关节转矩消耗占比特性。（2）研究力反馈设备的力觉补偿方法,提高操作设备时对力觉感知的透明性。首先,提出基于静力学分析的主动重力补偿方法;为了降低电机负载,根据主动重力补偿转矩消耗特点,提出基于弹簧结构的被动重力补偿方法,采用粒子群算法优化弹簧结构参数;进一步,提出一种主被动结合的重力补偿方法。另外,归纳设备的反馈力误差产生机理,提出基于RBF神经网络的前馈式反馈力误差补偿方法,提高设备反馈力的准确性。（3）研究力反馈设备的输出力和可操作性关键交互性能指标。首先,提出计及重力补偿影响的输出力性能分析方法,计算设备的输出力范围,结合仿真实验结果,证明主被动结合重力补偿方法的优势。然后,采用基于雅可比矩阵条件数的全局灵巧度指标,结合灵巧度在设备运动空间中的分布特点,验证力反馈设备具有良好的可操作性。（4）验证重力补偿和反馈力误差补偿方法的实际效果。首先,设计并搭建集成多自由度运动模组、智能显示仪表、力传感器的实验测量系统,完成测量和实验数据采集。然后,结合实验和数据分析结果,证明所提出的力觉补偿方法能够有效补偿设备自身的重力、降低反馈力的误差,提高设备输出力的透明度。
陈锐[7]（2020）在《六自由度串联式力反馈设备功能改进及交互性能研究》文中认为作为人机交互的接口,力反馈设备将虚拟环境中的力觉信息真实地反馈给操作者,大大提高了操作的交互性和临场感。目前,国内对力反馈设备的研究与国外相比还有较大差距,不仅体现在力反馈设备自身的性能,更体现在交互应用程序开发功能上。针对上述问题,本文以实验室自主研发的六自由度串联式力反馈设备为研究对象,分别从设备和应用开发层面,对力反馈设备进行研究,主要内容如下:（1）在设备层面上,对设备末端机构和重力补偿进行功能优化。研制了通用型多用途末端,使用蓝牙陀螺仪采集姿态,解决了原末端通用性差、笨重且操作不灵活的问题。基于新末端,利用静力平衡方法重新进行被动重力补偿研究,并通过动力学仿真优化平衡方程。对重力补偿效果进行了实验测量,残余重力相较于原补偿方案降低了59%。（2）研究了对力反馈设备交互性能进行评估的实验验证方法。根据交互性能指标设计实验评估方法,并通过心理物理学方法进行交互性能量化研究,最后对三台不同类型的力反馈设备交互性能进行评估,验证了评估方法的有效性。（3）在应用开发层面上,重点解决了操作虚拟物体时的交互穿透效应和设备-上位机通信的通用性问题。提出了基于Phys X物理引擎的速度控制多点防穿透算法,实现了多点碰撞不穿透;开发动态链接库解决了设备API与Unity3D跨编程语言通信的问题;最后将防穿透算法应用至两台不同的设备上,验证了通信方案和防穿透算法的通用性。（4）研发了基于Unity3D的力觉交互应用程序接口（HIAPI）。首先设计HIAPI的软件框架为应用层和设备层,然后对现有设备层的位置和输出力算法进行优化;重点在应用层设计了六种力觉交互算法和其它接口类函数;最后,使用HIAPI开发了应用实例,测试函数功能,并在不同设备上验证了应用实例的有效性,验证了HIAPI的通用性。
刘明雨[8]（2020）在《面向医用虚拟内窥的触觉再现装置关键技术研究》文中研究说明医用虚拟内窥镜技术可帮助临床医生非侵入诊察病变组织或人体正常结构。但在常规的虚拟内窥镜检查过程中,操作者仅能依靠视觉反馈进行判断,不能感知器官或病变组织与虚拟内窥探头的相互作用力,存在误判的可能。为在一定程度解决该问题,本文将触觉再现技术引入虚拟内窥系统,使其具有力触觉反馈功能。论文在触觉再现装置的机械结构,软件算法以及触觉再现装置与虚拟内窥环境整合等方面展开研究,并取得如下进展。首先,在深入分析力触觉再现技术实现原理的基础上,构建了由驱动结构、触觉手柄、基座等部件组成的单自由度与双自由度的人机物理接口,采用STM32F429芯片作为主控制器接收虚拟环境中虚拟内窥探头与组织的相互作用力,通过反馈力再现算法计算并控制直流电机输出不同的力矩,驱动人机物理接口实现力的传输与再现,并设计了摩擦力补偿算法对装置再现力进行优化。其次,设计了位置编码器与触觉手柄的定位算法,可在单自由度和双自由度方向上检测装置中触觉手柄的位移信息,并通过相关的软件算法转化为可控制虚拟环境中内窥镜探头的驱动数据。然后,采用CHAI3D开发了人体心脏组织的虚拟仿真环境,以模拟虚拟内窥检查过程,利用AABB检测算法对虚拟环境中的物体进行碰撞检测并计算碰撞力的大小,使操作者能够真实地感受到虚拟环境中的反馈力。最后,基于异步串行通信接口设计了触觉再现装置与虚拟内窥仿真环境之间的通信协议,并对二者进行整合,测试和验证了集成之后的系统性能。本文研究的具有触觉再现功能的虚拟内窥技术,可以为虚拟内窥镜的操作者提供更加真实的操作体验,提高诊断的正确率。此外,该研究在临床手术训练,远程医疗方面也具有重要的实用意义。
郑震霆[9]（2020）在《机械结构的可拓创新设计方法研究》文中指出随着机械行业的日益发展,机械设计也日益受到重视,而机械结构设计是机械设计中工作量最大,影响最大,也是最重要的一环。机械结构设计既要保证机械产品能够满足主要的机械功能,又要考虑到产品需要符合使用者的使用要求,提高产品的质量和性价比,并要求设计者有一定的创新能力。机械产品在多个领域当中都发挥着及其重要的作用,也因此诞生了不同的机械结构设计的设计过程,即使不同的过程之间会有很多不同的地方,但设计内容也有相似的部分。然而即使机械行业的从业人员总结了机械结构设计间的共性部分,也对机械结构设计的创新设计提出了很多方法,对机械结构设计的系统性设计方法却少有研究。本文基于可拓创新方法和已有机械结构设计方法,在机械产品的功能确定的前提下,对机械产品的结构设计过程进行深入研究,提出一种机械结构的可拓创新设计方法,并通过实际案例验证该方法的可行性。本文主要研究内容有:（1）将现有的机械结构设计的相关知识与可拓模型建立方法相结合,针对用作承受载荷、传递运动和动力等具有运动的零部件、结构关系及其所处的环境和运动方式,研究实现确定功能的机械结构设计要素的可拓模型的建立方法,包括:环境场所物元、零部件物元、运动方式事元、结构关系元,建立它们之间的对应关系,并建立这些设计要素基元的关系网络,用关系网络直观地表达机械结构设计的领域知识。（2）利用相关规则和领域知识,对机械结构设计要素基元进行相关分析,并建立机械结构设计要素基元的整体结构相关网和详细结构相关网模型;再利用发散规则和可拓变换方法,研究机械结构设计要素基元的主动可拓变换和传导变换,根据相关网建立不同要素基元的可拓变换蕴含系。（3）根据上述知识,研究机械结构的可拓创新设计方法的一般流程,利用该流程,可以生成多个不同的机械结构设计创意,再利用优度评价方法选出较优的设计创意,然后具体化形成机械结构的可拓创新设计方案。通过实际的案例分析验证了该方法的可行性。本文的主要创新点为:（1）从机械结构设计领域知识中提取机械结构设计的要素知识,利用可拓模型建立方法对结构设计所涉及的要素进行形式化建模,模型化、逻辑化表达机械结构设计过程以及研究分析过程,可操作性强,方便设计者根据待设计机械产品和设计需求“对症下药”。（2）根据不同机械结构设计要素之间的对应关系,建立机械结构设计要素基元的关系网络模型,再根据领域知识和相关分析方法,建立机械结构设计要素基元的相关网模型,进而形成可拓变换蕴含系,可以同时考虑主动变换与传导变换的作用,为生成合理有效的机械结构设计创意提供了流程化、定性与定量相结合的方法,避免新的结构设计创意导致新问题的出现。（3）本文基于可拓创新方法与机械结构设计领域知识,形成了一种具有一定普适性的机械结构的可拓创新设计方法,丰富了可拓设计理论与方法体系,为实现机械结构的智能化设计打下良好基础。
侯一帆[10]（2020）在《基于双侧协同效应的上肢主动康复方法研究与设计》文中研究表明肢体偏瘫作为脑卒中常见的后遗症,可以通过长期的重复性训练提升肌肉机能。当前康复科室常见的上肢辅助运动方式多采用康复治疗师帮助运动,但是这种康复模式单一且低效,为了优化医疗资源配置,少数大型医院也引入了上肢康复机器人。上肢康复机器人能够帮助患者实现稳定、有效的运动训练,但它们常采用引导性或特定模式下的被动运动,缺乏对患者主动运动意识的提取和应用。因此,本文基于已有的上肢康复机器人技术,提出并设计一种基于双侧协同式的上肢主动康复方法,利用镜像原理、传感技术和虚拟环境共同完成运动系统和神经系统相协调的上肢康复。本文将以镜像康复原理和神经重塑为理论支撑,结合个性化的上肢康复机器人和虚拟环境的设计方法,形成一套提取偏瘫患者健侧姿态信息辅助患侧运动的主动上肢康复系统。该系统充分利用偏瘫单侧运动障碍的特点,以患者本人的运动意图为输入,在训练过程中增强患者自主意识的体现。首先,我们总体介绍整个上肢主动康复方法的生物学基础,将设计的上肢康复系统划分为姿态信息采集模块、上肢康复机器人和虚拟环境三个部分。姿态信息采集模块利用惯性传感器对健侧上肢姿态信息进行采集并完成无线传输;上肢康复机器人完成信息的接收和处理并将之用于机械结构的运动控制;虚拟环境负责建立仿真训练和娱乐场景,提供视觉刺激和相应的人机交互。基于上述的系统框架,我们详细研究了数据的传输和运动控制算法这两个主要部分。通过九轴惯性传感器结合姿态融合算法采集肢体信息,使用Wi-Fi完成实时传输,并从数据帧率上对其进行分析处理。我们在双侧协同运动控制中对比了经典PID和模糊控制等多种运动学控制算法,最终选定使用基于RBF神经网络参数优化的PID控制算法,以此提高双侧运动的实时性和系统运行的稳定性。经过数据采集和测试,最终确认系统满足主动康复需求,完成了研究的预定目标。
二、基于虚拟环境的机械结构动态设计方法的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于虚拟环境的机械结构动态设计方法的研究（论文提纲范文）
（1）基于数字孪生的零件测量系统开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文研究背景和意义 |
| 1.1.1 论文研究背景 |
| 1.1.2 论文研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 数字孪生建模研究现状 |
| 1.2.2 数字孪生数据集成技术研究现状 |
| 1.2.3 基于数字孪生的仿真和监控系统研究现状 |
| 1.3 课题研究内容章节安排 |
| 2 基于数字孪生的零件测量系统总体设计 |
| 2.1 零件测量平台需求分析 |
| 2.2 测量平台测量仪器选择 |
| 2.2.1 接触式测量仪器 |
| 2.2.2 非接触式测量仪器 |
| 2.3 零件测量系统整体方案 |
| 2.4 零件测量系统虚实数据集成方案 |
| 2.5 基于数字孪生的零件测量监控系统设计 |
| 2.5.1 零件测量平台数据特点 |
| 2.5.2 监控系统架构设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 虚拟测量平台建模与开发 |
| 3.1 零件测量平台数字孪生虚拟模型构建 |
| 3.2 虚拟测量平台虚实映射与驱动 |
| 3.3 虚拟空间中三维模型运动原理 |
| 3.4 虚拟测量平台开发 |
| 3.4.1 虚拟测量平台数字化模型开发方案 |
| 3.4.2 测量平台数字化模型设计 |
| 3.4.3 测量平台模型渲染与轻量化处理 |
| 3.4.4 基于Unity的虚拟测量平台实现 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 物理测量平台的设计与开发 |
| 4.1 物理测量平台的实现 |
| 4.2 测量平台关键测量工位结构结构设计 |
| 4.3 测量平台控制系统设计 |
| 4.3.1 PLC控制系统简介 |
| 4.3.2 PLC的选型 |
| 4.3.3 PLC开发环境 |
| 4.3.4 运动控制与数据采集模块设计 |
| 4.3.5 测量平台控制程序方案设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 零件测量系统虚实空间数据集成方案 |
| 5.1 测量平台孪生数据分析 |
| 5.2 数据采集方案 |
| 5.3 数据存储方案 |
| 5.4 测量平台数据采集 |
| 5.4.1 基于OPC的 PLC数据采集 |
| 5.4.2 基于Stock的工业机器人数据采集 |
| 5.5 数据库设计 |
| 5.5.1 数据库设计与E-R模型 |
| 5.5.2 数据表结构设计 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 基于数字孪生的零件测量监控系统 |
| 6.1 监控系统功能分析 |
| 6.2 监控系统软件架构设计 |
| 6.3 监控系统软件开发技术路线 |
| 6.3.1 监控系统软件数据读取与显示 |
| 6.3.2 监控系统软件发布与配置 |
| 6.4 软件的实现 |
| 6.5 零件测量仿真 |
| 6.5.1 测量平台工作原理 |
| 6.5.2 虚拟空间中测量平台数据获取的方法 |
| 6.5.3 零件测量平台监控系统运行与实验验证 |
| 6.5.4 系统可靠性分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要学术成果 |
| 致谢 |
（2）基于强化学习的双足仿人机器人步行控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 双足机器人研究现状 |
| 1.3 双足机器人步态规划方法研究现状 |
| 1.3.1 基于模型的步态规划 |
| 1.3.2 基于仿生学的步态规划 |
| 1.3.3 基于智能算法的步态规划 |
| 1.4 本文主要研究内容和结构安排 |
| 第2章 双足机器人物理样机设计与制造 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 10自由度双足机器人物理样机设计与制造 |
| 2.2.1 机械结构设计与制造 |
| 2.2.2 硬件选型 |
| 2.2.3 控制系统搭建 |
| 2.3 6自由度双足机器人物理样机设计与制造 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 基于强化学习的步行控制器设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 强化学习框架 |
| 3.2.1 Q学习 |
| 3.2.2 策略梯度 |
| 3.2.3 Actor-Critic框架 |
| 3.2.4 近端策略优化 |
| 3.3 强化学习步行控制器设计 |
| 3.3.1 强化学习框架搭建 |
| 3.3.2 神经网络搭建 |
| 3.3.3 状态空间与动作空间设计 |
| 3.3.4 奖励函数设计 |
| 3.3.5 终止条件设计 |
| 3.3.6 噪声条件设计 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 仿真步行训练和结果分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 仿真训练环境搭建 |
| 4.2.1 基于Gym的强化学习环境搭建 |
| 4.2.2 仿真平台选择 |
| 4.2.3 虚拟样机建模及模型导入 |
| 4.2.4 实验场景搭建 |
| 4.2.5 实验程序流程设计 |
| 4.3 仿真环境训练与结果分析 |
| 4.3.1 水平地面步行实验 |
| 4.3.2 外部冲击扰动条件下的步行实验 |
| 4.3.3 负重步行实验 |
| 4.3.4 特种地形步行实验 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 机器人物理样机步行实验及结果分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验准备 |
| 5.3 真实环境步行实验与结果分析 |
| 5.3.1 水平地面步行实验 |
| 5.3.2 受外部冲击条件下的步行实验 |
| 5.3.3 复杂地面环境步行实验 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（3）基于Unity3D的帆船训练模拟系的设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究和发展现状 |
| 1.2.1 虚拟现实与驾驶模拟技术简介 |
| 1.2.2 虚拟现实技术发展现状 |
| 1.2.3 驾驶模拟技术发展现状 |
| 1.2.4 帆船模拟器发展现状 |
| 1.3 研究目的和研究内容 |
| 1.3.1 主要研究目的 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 2 系统需求分析与总体方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 OP级帆船简介 |
| 2.3 帆船训练模拟系统的需求分析与总体设计 |
| 2.3.1 帆船训练模拟系统的设计要求 |
| 2.3.2 帆船训练模拟系统总体设计方案 |
| 2.3.3 帆船训练模拟系统的硬件设计 |
| 2.4 Unity3D引擎介绍 |
| 2.4.1 Unity3D引擎的适用场景与优势 |
| 2.4.2 Unity3D操作界面在系统开发中的应用 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 虚拟对象建模与虚拟场景搭建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 虚拟帆船模型的设计 |
| 3.2.1 虚拟帆船建模要求 |
| 3.2.2 虚拟帆船建模软件的选用与建模方案的确定 |
| 3.2.3 虚拟帆船的建模与坐标原点的添加 |
| 3.3 虚拟帆船在Unity3D中的装配 |
| 3.4 虚拟海上场景的搭建 |
| 3.4.1 海底地形搭建 |
| 3.4.2 参考海平面搭建 |
| 3.4.3 天空盒与环境光线设置 |
| 3.4.4 海岛的制作 |
| 3.4.5 动态海洋的实现 |
| 3.5 视听组件与辅助部件的设计 |
| 3.5.1 主角视角摄像机的实现 |
| 3.5.2 姿态监视摄像机的设计 |
| 3.5.3 辅助标志和辅助摄像机的设计 |
| 3.5.4 地形摄像机的实现 |
| 3.5.5 环境音效的实现 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 虚拟场景帆船运动模拟的实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 帆船受力与航行特点分析 |
| 4.3 虚拟场景帆船摇荡运动模拟 |
| 4.3.1 帆船的摇荡运动 |
| 4.3.2 摇荡模拟相关的对象嵌套 |
| 4.3.3 使用动画组件的摇荡模拟方案 |
| 4.3.4 使用浮力球对象的摇荡模拟方案 |
| 4.4 虚拟场景帆船航行模拟 |
| 4.4.1 航行模拟脚本的总体方案 |
| 4.4.2 船帆控制脚本的设计 |
| 4.4.3 船舵控制脚本的设计 |
| 4.4.4 稳向板控制脚本的设计 |
| 4.4.5 环境相关脚本的设计 |
| 4.4.6 体重分配脚本的设计 |
| 4.4.7 船体控制脚本的设计 |
| 4.4.8 航行执行脚本的设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 帆船训练模拟系统人机交互设备的设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 人机交互设备的设计需求 |
| 5.3 人机交互设备的硬件设计 |
| 5.3.1 船舵信号输入与力矩反馈设备的硬件设计 |
| 5.3.2 船帆信号输入与力矩反馈设备的硬件设计 |
| 5.3.3 稳向板信号与压舷信号输入设备的硬件设计 |
| 5.3.4 人机交互设备的安装 |
| 5.4 人机交互设备与计算机的通讯设计 |
| 5.4.1 人机交互设备与计算机的总体通讯方案 |
| 5.4.2 编码器的数据采集实验 |
| 5.4.3 Unity3D读取串口数据实验 |
| 5.4.4 使用Arduino板控制步进电机实验 |
| 5.4.5 Unity3D向串口发送数据实验 |
| 5.4.6 Arduino板接收串口数据实验 |
| 5.4.7 阻力矩值与步进电机控制脉冲的关系计算 |
| 5.4.8 船舵设备的模拟训练功能实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果及参加的科研项目 |
（4）特种装备全生命周期重要环节实时仿真关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 特种装备及相关大型场景的实时绘制和漫游技术现状分析 |
| 1.2.2 特种装备刚体动力学仿真模拟现状分析 |
| 1.2.3 特种装备虚拟伪装柔性织物仿真现状分析 |
| 1.2.4 特种装备仿真中人机交互技术现状分析 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 本文的主要研究内容及创新点 |
| 1.5 论文的组织结构 |
| 第2章 特种装备及相关大型场景的实时绘制和漫游 |
| 2.1 大型场景的实时绘制和漫游技术 |
| 2.1.1 多层次细节重划分技术分析 |
| 2.1.2 基于PBR渲染管线技术分析 |
| 2.1.3 实时仿真相关理论应用 |
| 2.2 特种装备大型场景的实时仿真应用实践 |
| 2.2.1 集成实车虚拟仿真平台 |
| 2.2.2 风力发电机虚拟仿真平台 |
| 2.2.3 分子级轴承仿真虚拟场景试验平台 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 基于刚体动力学的特种装备物理仿真研究 |
| 3.1 泵车刚体动力仿真模拟应用 |
| 3.1.1 泵车仿真问题剖析 |
| 3.1.2 泵车刚体动力学建模 |
| 3.1.3 泵车刚体动力学优化 |
| 3.2 装载机刚体动力仿真模拟应用 |
| 3.2.1 装载机仿真问题剖析 |
| 3.2.2 装载机刚体动力学建模 |
| 3.2.3 装载机刚体动力学优化 |
| 3.3 压路机刚体动力仿真模拟应用 |
| 3.3.1 压路机仿真问题剖析 |
| 3.3.2 压路机刚体动力学建模 |
| 3.3.3 压路机刚体动力学优化 |
| 3.4 仿真系统实验效果对比与分析 |
| 3.4.1 泵车作业模拟应用系统 |
| 3.4.2 装载机的动力学仿真应用系统 |
| 3.4.3 压路机的动力学仿真应用系统 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 特种装备虚拟伪装柔性织物仿真研究 |
| 4.1 伪装布料模型的建立 |
| 4.1.1 针对三角形面片的质点弹簧模型优化 |
| 4.1.2 基于位置动力学的伪装布料建模 |
| 4.2 特种装备应用布料的动态真实性问题剖析 |
| 4.2.1 异质布料的动态绘制 |
| 4.2.2 真实风场物理模型问题剖析 |
| 4.3 风场下伪装布料撕裂的改进 |
| 4.3.1 布料撕裂算法问题剖析 |
| 4.3.2 Half-edge半边结构分析 |
| 4.3.3 Half-edge的改进 |
| 4.3.4 布料撕裂稳定性的改进 |
| 4.4 布料仿真效果验证 |
| 4.4.1 实验背景 |
| 4.4.2 伪装布料真实性验证 |
| 4.4.3 实验结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 特种装备虚拟现实人机交互技术研究 |
| 5.1 虚拟声场的采集和处理 |
| 5.2 虚拟装配中的手势交互 |
| 5.2.1 手势交互系统构建 |
| 5.2.2 面向特种装备虚拟装配场景的交互设计 |
| 5.2.3 手势操控发动机装配案例 |
| 5.3 特种装备的沉浸式交互 |
| 5.3.1 沉浸式交互问题剖析 |
| 5.3.2 碰撞检测与力反馈 |
| 5.3.3 虚拟测量软件模拟及应用 |
| 5.4 特种装备人机交互舒适性验证 |
| 5.4.1 特种装备交互仿真舒适性问题剖析 |
| 5.4.2 真实特种装备操作环境建立 |
| 5.4.3 特种装备仿真交互模式改进 |
| 5.4.4 实验案例 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（5）虚拟仿真技术在掘进机人因工程学分析中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 人因工程在设备方面的研究 |
| 1.2.2 虚拟现实技术研究现状 |
| 1.2.3 基于虚拟现实技术的人因工程学研究 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 基于人因工程学的虚拟仿真设计基础及功能模块 |
| 2.1 悬臂式掘进机 |
| 2.2 掘进机虚拟设计 |
| 2.2.1 工业设计阶段 |
| 2.2.2 工程研制阶段的虚拟设计 |
| 2.3 三维虚拟开发平台 |
| 2.4 掘进机虚拟仿真系统主要组成 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 悬臂式掘进机虚拟视景系统设计 |
| 3.1 悬臂式掘进机虚拟样机建模 |
| 3.1.1 悬臂式掘进机结构分析 |
| 3.1.2 悬臂式掘进机三维模型的搭建 |
| 3.1.3 三维模型的格式转化 |
| 3.1.4 三维模型的部件关系梳理 |
| 3.2 仿真样机物理属性添加与配置 |
| 3.2.1 刚体配置 |
| 3.2.2 关节配置 |
| 3.3 悬臂式掘进机虚拟模型优化 |
| 3.4 行走机构仿真建模 |
| 3.4.1 履带对运动的影响 |
| 3.4.2 履带的制作 |
| 3.4.3 Unity3D中的履带仿真方案 |
| 3.5 悬臂式掘进机虚拟视景系统设计 |
| 3.5.1 虚拟视景系统环境设计 |
| 3.5.2 虚拟视景系统作业空间设计 |
| 3.5.3 虚拟视景系统手伸界面设计 |
| 3.5.4 虚拟视景系统操控仪表显示设计 |
| 3.5.5 掘进机控制器设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 掘进机虚拟仿真交互系统的设计 |
| 4.1 虚拟仿真模型的导入 |
| 4.2 掘进机运动模拟系统的设计 |
| 4.2.1 截割头的升降和转动 |
| 4.2.2 铲板的升降及星轮的运动 |
| 4.2.3 截割头碰撞煤岩效果 |
| 4.3 VR头盔与掘进机视景驱动 |
| 4.3.1 头盔显示技术 |
| 4.3.2 数据头盔信息采集模块 |
| 4.3.3 数据头盔与掘进机模型的视景驱动 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 掘进机虚拟仿真平台的分析及评价 |
| 5.1 操控舒适度分析 |
| 5.1.1 DELMIA软件介绍 |
| 5.1.2 操控分析 |
| 5.2 运用模糊评价法分析 |
| 5.2.1 模糊评价法 |
| 5.2.2 运用模糊评价法分析评价虚拟仿真平台 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（6）混联式力反馈设备开发与关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景与意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 力反馈设备开发研究现状 |
| 1.3.2 力反馈设备力觉补偿方法研究现状 |
| 1.3.3 力反馈设备交互性能分析研究现状 |
| 1.4 本课题研究内容 |
| 第二章 腕部姿态机构设计及设备运动建模仿真 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 串联腕部姿态机构设计 |
| 2.2.1 腕部姿态机构设计准则 |
| 2.2.2 腕部姿态机构及信号采集系统 |
| 2.3 力反馈设备运动学建模与仿真 |
| 2.3.1 串联腕部姿态机构运动学分析 |
| 2.3.2 并联位置机构运动学分析 |
| 2.3.3 并联位置机构运动学仿真 |
| 2.4 力反馈设备动力学建模与仿真 |
| 2.4.1 力反馈设备动力学建模 |
| 2.4.2 力反馈设备动力学仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 混联式力反馈设备力觉补偿方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 混联式力反馈设备主动重力补偿方法 |
| 3.2.1 基于静力学的主动重力补偿建模 |
| 3.2.2 主动重力补偿仿真与分析 |
| 3.3 混联式力反馈设备被动重力补偿方法 |
| 3.3.1 基于弹簧结构的被动重力补偿建模 |
| 3.3.2 应用粒子群算法对弹簧结构参数进行优化 |
| 3.4 力反馈设备主被动结合重力补偿方法 |
| 3.5 基于RBF神经网络的反馈力误差补偿方法 |
| 3.5.1 反馈力误差产生机理分析 |
| 3.5.2 神经网络模型介绍及选用 |
| 3.5.3 基于RBF神经网络的反馈力误差补偿方法 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 混联式力反馈设备关键交互性能分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 力反馈设备输出力性能分析 |
| 4.2.1 力反馈设备输出力性能计算方法 |
| 4.2.2 设备输出力性能仿真分析 |
| 4.3 力反馈设备可操作性能分析 |
| 4.3.1 力反馈设备可操作性能评价指标 |
| 4.3.2 力反馈设备全局灵巧度分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 力反馈设备测量系统开发与实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三自由度测量系统搭建 |
| 5.2.1 系统设计需求与分析 |
| 5.2.2 三自由度测量系统机械结构 |
| 5.2.3 测量系统硬件集成 |
| 5.2.4 上位机界面开发与运动控制 |
| 5.3 重力补偿验证实验与分析 |
| 5.3.1 重力补偿测量实验 |
| 5.3.2 重力补偿实验结果与分析 |
| 5.4 反馈力误差补偿实验与分析 |
| 5.4.1 反馈力误差测量实验 |
| 5.4.2 训练RBF神经网络 |
| 5.4.3 反馈输出力补偿实验分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 全文总结 |
| 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（7）六自由度串联式力反馈设备功能改进及交互性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 力反馈设备的研究 |
| 1.2.2 力反馈设备的性能评估研究 |
| 1.2.3 穿透效应处理的研究 |
| 1.2.4 力觉模型接口开发研究 |
| 1.3 课题来源及论文主要研究内容 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 第二章 通用型多用途末端研制及被动重力补偿研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 通用型多用途末端结构设计 |
| 2.2.1 现有末端结构优缺点 |
| 2.2.2 结构设计 |
| 2.3 末端三自由度姿态采集硬件和软件设计 |
| 2.3.1 姿态采集系统硬件选择 |
| 2.3.2 姿态采集系统软件设计 |
| 2.4 力反馈设备被动重力补偿研究 |
| 2.4.1 力反馈设备的静力平衡方程计算 |
| 2.4.2 静力平衡方程的仿真与优化 |
| 2.4.3 被动重力补偿设计 |
| 2.4.4 重力补偿效果的实验验证 |
| 2.4.5 实验结果与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 力反馈设备交互性能评估方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 交互性能量化方法研究 |
| 3.2.1 交互任务分类 |
| 3.2.2 交互性能量化方法 |
| 3.3 评估实验方案设计 |
| 3.3.1 实验设备与测试者 |
| 3.3.2 透明度评估实验 |
| 3.3.3 察觉阈值评估实验 |
| 3.3.4 输出力分辨率评估实验 |
| 3.3.5 几何体识别能力评估实验 |
| 3.4 评估实验结果与讨论 |
| 3.4.1 透明度评估结果 |
| 3.4.2 察觉阈值评估结果 |
| 3.4.3 输出力分辨率评估结果 |
| 3.4.4 几何体识别能力评估结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 防穿透算法研究及上位机通信开发 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于速度控制的多点防穿透算法研究 |
| 4.2.1 Unity3D相关组件介绍 |
| 4.2.2 基于速度控制的多点防穿透算法 |
| 4.3 力反馈设备与Unity3D通信解决方案 |
| 4.3.1 动态链接库与Socket通信对比研究 |
| 4.3.2 应用动态链接库实现通信 |
| 4.4 实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于Unity3D的力觉交互应用程序接口开发 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 应用程序接口框架设计 |
| 5.3 位置和输出力算法开发 |
| 5.3.1 控制功能接口类位置算法开发 |
| 5.3.2 控制功能接口类输出力算法开发 |
| 5.4 应用层API设计 |
| 5.4.1 力觉交互接口类设计 |
| 5.4.2 基础控制接口类设计 |
| 5.4.3 无线蓝牙接口类设计 |
| 5.5 HIAPI关键功能的实验验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 全文总结 |
| 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（8）面向医用虚拟内窥的触觉再现装置关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 医用虚拟内窥镜技术研究现状 |
| 1.2.2 触觉再现装置研究现状 |
| 1.3 主要工作与创新点 |
| 1.4 本文研究主要内容与结构 |
| 第2章 医用虚拟内窥镜技术 |
| 2.1 医用虚拟内窥镜技术原理 |
| 2.2 虚拟内窥系统仿真 |
| 2.2.1 CHAI3D |
| 2.2.2 虚拟内窥镜仿真环境结构 |
| 2.2.3 虚拟内窥镜仿真环境设计 |
| 2.2.4 碰撞检测及力的计算 |
| 2.3 虚拟内窥系统需要研究与解决的问题 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 触觉再现装置硬件平台关键技术 |
| 3.1 系统结构设计 |
| 3.2 机械结构 |
| 3.2.1 总体结构设计 |
| 3.2.2 传动结构设计 |
| 3.2.3 3D打印实现 |
| 3.3 反馈力执行器与位置编码器 |
| 3.3.1 反馈力执行器 |
| 3.3.2 反馈力执行器参数 |
| 3.3.3 位置编码器设计 |
| 3.4 核心控制器 |
| 3.4.1 微控制器介绍与选型 |
| 3.4.2 微控制器外设 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 触觉再现装置软件算法关键技术 |
| 4.1 定位算法 |
| 4.1.1 坐标系设计 |
| 4.1.2 接触点坐标定位 |
| 4.1.3 位置编码器角度算法设计 |
| 4.2 反馈力再现算法 |
| 4.2.1 雅各比矩阵 |
| 4.2.2 力矩再现算法 |
| 4.2.3 反馈力执行器驱动 |
| 4.3 摩擦力补偿算法 |
| 4.3.1 摩擦力补偿 |
| 4.3.2 摩擦力补偿方向 |
| 4.4 串口通信方式设计 |
| 4.5 装置软件总体结构设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 面向医用虚拟内窥的触觉再现系统设计与实现 |
| 5.1 虚拟内窥与触觉再现系统集成 |
| 5.1.1 系统集成 |
| 5.1.2 坐标系转换 |
| 5.2 磁阻传感器测试 |
| 5.3 触觉再现装置再现力测试 |
| 5.3.1 PWM波与电机力矩关系测试 |
| 5.3.2 触觉再现装置再现力测试 |
| 5.4 虚拟内窥环境测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（9）机械结构的可拓创新设计方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机械结构设计方法的研究现状 |
| 1.2.2 可拓创新设计方法及其在机械结构设计中运用的研究现状 |
| 1.3 本文主要内容及结构安排 |
| 第二章 基础知识概述 |
| 2.1 机械结构设计概述 |
| 2.1.1 机械结构设计的工作步骤 |
| 2.1.2 机械结构设计要素和方法 |
| 2.1.3 机械结构设计基本准则 |
| 2.2 可拓创新方法概述 |
| 2.2.1 可拓模型建立方法 |
| 2.2.2 拓展分析方法 |
| 2.2.3 可拓变换方法 |
| 2.2.4 优度评价方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 机械结构设计要素的可拓模型及其对应关系 |
| 3.1 环境场所和零部件的可拓模型及其对应关系 |
| 3.1.1 环境场所和零部件的可拓模型 |
| 3.1.2 环境场所物元和零部件物元的对应关系 |
| 3.2 零部件的运动方式的可拓模型及其与零部件的对应关系 |
| 3.2.1 零部件的运动方式的可拓模型 |
| 3.2.2 零部件物元和运动方式事元的对应关系 |
| 3.3 结构关系的可拓模型及其与零部件和运动方式的对应关系 |
| 3.3.1 结构关系的可拓模型 |
| 3.3.2 结构关系元与零部件物元和运动方式事元的对应关系 |
| 3.4 机械结构设计要素基元的关系网络 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 机械结构设计要素基元的拓展分析与可拓变换 |
| 4.1 机械结构设计要素基元的拓展分析 |
| 4.1.1 机械结构设计要素基元的相关分析与相关网 |
| 4.1.2 机械结构设计要素基元的发散分析 |
| 4.2 机械结构设计要素基元的主动变换与传导变换 |
| 4.2.1 环境场所物元的主动变换与传导变换 |
| 4.2.2 零部件物元的主动变换与传导变换 |
| 4.2.3 结构关系元的主动变换与传导变换 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 机械结构可拓创新设计的一般方法 |
| 5.1 建立机械结构设计要素的可拓模型及其对应关系 |
| 5.1.1 建立环境场所物元 |
| 5.1.2 建立零部件物元 |
| 5.1.3 建立运动方式事元 |
| 5.1.4 建立结构关系元 |
| 5.1.5 建立机械结构设计要素基元关系网络 |
| 5.2 对设计要素基元进行拓展分析,形成相关网 |
| 5.3 对设计要素基元实施可拓变换,获取结构设计创意 |
| 5.4 机械结构设计创意的优选 |
| 5.5 机械结构的可拓创新设计方法的一般流程图 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 案例分析 |
| 6.1 SPAR结构概述 |
| 6.2 建立SPAR结构设计要素的可拓模型及其对应关系 |
| 6.2.1 建立SPAR的环境场所物元 |
| 6.2.2 建立SPAR的零部件物元 |
| 6.2.3 建立SPAR的运动方式事元 |
| 6.2.4 建立SPAR的结构关系元 |
| 6.2.5 建立SPAR的结构设计要素基元关系网络 |
| 6.3 对SPAR的结构设计要素基元进行拓展分析 |
| 6.3.1 SPAR结构设计要素基元的相关分析 |
| 6.3.2 SPAR结构设计要素基元的发散分析 |
| 6.4 设计要素基元的主动变换和传导变换 |
| 6.4.1 环境场所物元的主动变换及传导变换 |
| 6.4.2 零部件物元和结构关系元的主动变换及传导变换 |
| 6.5 SPAR结构设计创意的生成和优选 |
| 6.6 形成机械结构的可拓创新设计方案 |
| 6.7 本章小结 |
| 结论和展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（10）基于双侧协同效应的上肢主动康复方法研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景意义 |
| 1.2 上肢康复系统研究与应用现状 |
| 1.2.1 上肢康复机器人国内外现状 |
| 1.2.2 上肢主动康复研究现状 |
| 1.3 论文的研究内容和组织结构 |
| 第2章 上肢主动康复原理及方案设计 |
| 2.1 上肢主动康复设计需求 |
| 2.1.1 上肢关节生理学结构特点 |
| 2.1.2 双侧协同康复方法与机械结构设计 |
| 2.2 上肢主动康复生理学基础 |
| 2.2.1 镜像康复疗法及应用 |
| 2.2.2 双侧协同康复方案 |
| 2.2.3 主动运动与中枢神经功能重塑 |
| 2.3 双侧协同主动康复系统设计方案 |
| 2.3.1 双侧协同主动康复功能需求与平台搭建 |
| 2.3.2 双侧协同系统总体康复方案 |
| 第3章 双侧协同主动康复方法硬件设计 |
| 3.1 IMU模块功能设计 |
| 3.1.1 上肢姿态信息分析 |
| 3.1.2 硬件需求分析及选型 |
| 3.1.3 IMU模块功能实现与测试 |
| 3.2 上肢康复机器人结构与控制设计 |
| 3.2.1 关节的选取和运动姿态分析 |
| 3.2.2 双侧协同上肢康复机械结构设计 |
| 3.2.3 运动控制与数据交互 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 双侧协同主动康复系统软件设计 |
| 4.1 参数显示面板设计 |
| 4.2 上肢康复机器人训练模式设计 |
| 4.3 虚拟环境设计 |
| 4.3.1 虚拟现实简介与技术优势 |
| 4.3.2 虚拟环境和神经重塑 |
| 4.3.3 虚拟环境设计平台搭建 |
| 4.3.4 技能训练虚拟环境设计 |
| 4.3.5 休闲娱乐虚拟环境设计 |
| 4.4 虚拟环境和上肢康复机器人整体测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 运动控制算法设计与验证 |
| 5.1 双侧协同运动控制实验 |
| 5.2 PID控制算法优化运动控制 |
| 5.2.1 经典PID控制算法 |
| 5.2.2 基于RBF神经网络的PID的参数优化 |
| 5.2.3 结果展示与分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 研究内容总结 |
| 6.2 工作不足与未来展望 |
| 参考文献 |
| 导师学术评语 |
| 答辩委员会决议书 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
四、基于虚拟环境的机械结构动态设计方法的研究（论文参考文献）
- [1]基于数字孪生的零件测量系统开发[D]. 魏君一. 浙江农林大学, 2021(02)
- [2]基于强化学习的双足仿人机器人步行控制[D]. 杨睿. 吉林大学, 2021(01)
- [3]基于Unity3D的帆船训练模拟系的设计与研究[D]. 孔祥旭. 青岛科技大学, 2021(01)
- [4]特种装备全生命周期重要环节实时仿真关键技术研究[D]. 刘宇涵. 燕山大学, 2020(01)
- [5]虚拟仿真技术在掘进机人因工程学分析中的应用研究[D]. 刘李军. 西安科技大学, 2020(01)
- [6]混联式力反馈设备开发与关键技术研究[D]. 符俊岭. 华南理工大学, 2020
- [7]六自由度串联式力反馈设备功能改进及交互性能研究[D]. 陈锐. 华南理工大学, 2020
- [8]面向医用虚拟内窥的触觉再现装置关键技术研究[D]. 刘明雨. 沈阳工业大学, 2020(01)
- [9]机械结构的可拓创新设计方法研究[D]. 郑震霆. 广东工业大学, 2020(06)
- [10]基于双侧协同效应的上肢主动康复方法研究与设计[D]. 侯一帆. 深圳大学, 2020(10)