教育机器人实验系统的设计与开发

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1、‘，t．～t■—]—■■■■1．；●■■■■■—11—■，■—、1AThesisinControlTheoryandControlEngineeringDesignandDevelopmentofEducationalRobotExperimentSystexperimentSystemByLvHaiSupervisor：ProfessorChaiTianyouNortheasternUniversityJune2008独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰

2、写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢：E思0’学位论文作者签名：马海日期：Mg．石．25"学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年西学位论文作者签名：马海导师签名：签字日期：御g

3、．f．2S签字日期：◆心．．1i——、◆'●东北大学硕士学位论文摘要教育机器人实验系统的设计与开发摘要教育机器人融合了机械、电子、计算机技术、人工智能等诸多先进技术，是理想的控制学科教学实验平台。实验系统是教育机器人平台的重要组成部分，为基于教育机器人平台的教学实验提供一个良好的实验操作环境。但是现有实验系统并不针对我国控制学科教学实验而开发、扩展性差、实验案例不丰富，不能充分发挥教育机器人在控制学科教学实验中的作用。因此设计并开发一套符合控制学科教学实验需要的教育机器人实验系统具有重要意义。本文依托东北大学“985工程"流程工业综合自动化科技创新

4、平台，针对教育机器人平台设计并开发了一套以控制学科教学实验为目的、界面友好、实验操作简便、实验案例丰富、扩展性好的实验系统。本实验系统的优越性在于虚拟仿真对象实验与硬件在回路仿真实验相结合，经过虚拟仿真对象实验验证的算法，利用图形化的编辑环境替换相应接口模块后，可自动编译生成实时代码并进行连接、下载和自动运行，无需任何额外工作即可直接进行硬件在回路仿真实验。本文的主要内容包括：1．针对我国控制学科教学实验的现状及存在的问题，结合现有实验系统的不足，对教育机器人实验系统进行需求分析。2．对教育机器人实验系统进行结构和功能设计。根据需求分析提出实验系统

5、总体设计思想和总体结构。实验系统由人机界面、模块库、实验案例库三个部分组成，对每个部分的构成及功能进行设计。3．进行教育机器人实验系统开发。对实验系统开发的关键技术进行研究，基于MATLAB采用代码编程和图形化编程相结合的方式进行开发。进行了人机界面开发，部分接口模块、算法模块开发，并创建了部分实验案例。为保证实验系统的可扩展性，提出了开放式存储结构规则。4．进行教育机器人实验系统实验验证。在教育机器人平台上，通过实验系统进行硬件在回路仿真实验和虚拟仿真对象实验。实验结果证明，本文所设计和开发的实验系统满足控制学科基于教育机器人平台的实验需要。关键

6、词：控制学科；教育机器人：实验系统；人机界面；模块库；实验案例．III．．Ⅺ东北大学硕士学位论文摘要-(

7、-{：●-东北大学硕士学位论文AbstractDesignandDevelopmentofEducationalRobotExperimentSystemAbstractEducationalrobotisidealexperimentalplatformforcontroltheoryandengineering，whichintegratesthemechanics，electronics，computerscience，artificia

8、lintelligenceandsomeotheradvancedtechniques．Asthemostimportpartofeducationalrobotplatform，experimentsystemprovidesaconvenientexperimentalenvironmentforteachingandresearch．Butthecurrentusingexperimentsystemcannotmakethebestoftheperformanceofeducationalrobotincontroltheory—relat

9、edexperimentsforlackingofextensibility,experimentalcasesandpe