最新进展!机器视觉在机器人参数化建模及仿真设计优化中的应用!-技术圈

刚柔软机器人

结构仿真分析与设计

北京软研×互动派教育

软体机器人技术是近年来机器人领域最为热门的研究领域之一。软体机器人具有天然的柔性、自适应性、低成本和被动安全性，在人机交互、医疗服务等领域具有广泛的应用前景。

同时，软体机器人的研究涉及软材料、机构设计、仿生学、微电子、控制和计算机科学等多个学科。

由于软体机器人通体采用柔性材料加工制造，采用流体驱动，远端控制，其执行端和运动发生端天然隔离，因此通过系统性的设计和优化，可以很好地实现轻量化、抗干扰、低成本的可更换本体，与控制和运动发生端进行区分。

应新老客户培训需求，北京软研国际信息技术研究院特举办“刚柔软机器人结构仿真分析与优化设计”系列专题培训班，本次培训由互动派（北京）教育科技有限公司具体承办。具体事宜通知如下：

两大重磅专题

机器人参数化建模与仿真优化设计

2023年6月23日——6月24日

2023年7月01日——7月02日

线上直播（授课四天）

软体机器人结构设计与仿真分析

2023年6月23日——6月24日

2023年7月01日——7月02日

线上直播（授课四天）

【具体专题介绍可点击上方蓝字查看】

专题内容速览

课程大纲

专题一：机器人参数化建模与仿真分析、优化设计
一、机器人建模基础	1. 机器人运动学基础 2. 几何运动学闭环解解析法建模 3. 运动学MATLAB脚本文件编写（封闭解、构型绘制）、工具箱 4. 机器人工作空间（离散法、几何法）建模 5. 工作空间MATLAB脚本编写 6. 工作空间CAD（SolidWorks）建模教学案例： Ø 四自由度分拣机器人 Ø 3-dof 球面并联机构
二、机器人运动学仿真	1. 机器人微分运动学（速度、加速度）建模 2. MATLAB脚本编写 3. MATLAB/Simulink运动学仿真 4. 机器人灵巧度 5. MATLAB用户界面设计（运动参数与性能界面显示） 6. 机器人奇异分析（解析方程、MATLAB、SolidWorks图形显示）教学案例： Ø 3T1R并联机械手运动学分析 Ø 非完全对称DELTA机器人
三、机器人动力学仿真	1. 机器人动力学建模 2. 解析建模与脚本MATLAB脚本 3. Simulink、Adams仿真 4. MATLAB-Adams 5. SolidWorks & Simscape联合仿真 6. 动力学参数识别教学案例： Ø 平面两杆机械臂仿真 Ø 球面并联机构仿真 Ø 空间3平移1转动分拣机器人 Ø 5自由度机械臂仿真
四、机器人刚度建模	1. 机器人刚度建模 2. 机器人解析建模 3. 刚度特性分析 4. MATLAB脚本 5. MATLAB/Workbench联合仿真教学案例： Ø 球面并联机构刚度建模与分析 Ø 含子运动链机构刚度建模
五、机器人优化设计	1. 机器人优化设计：性能评价与设计指标 2. 优化模型数学建模 3. MATLAB优化工具包 4. 多目标优化（NSGA算法、无约束、有约束） 5. 优化结果分析与评价教学案例： Ø 单目标优化非对称球面机构传动性能 Ø 双滑块磨床 Ø 约束的多目标优化球面并联机构 Ø 非对称分拣机器人
六、机器人控制仿真	1.机器人控制 2.动力学参数辨识 3.控制算法（PID、前馈、计算力矩、滑膜、模糊等） 4.MATLAB-Simulink、SolidWorks-Simscape控制仿真 Ø 五自由度机械臂模糊力矩控制 Ø 五自由度机械臂Simcape整体建模 Ø 3T1R分拣机器人迭代学习控制 Ø 基于模型的3T1R分拣机器人控制
七、机器人运动规划	1.机器人运动规划（NURBS、多项式、避障等） 2.MATLAB优化仿真 3.MATLAB-Vrep（CoppeliaSim）可视化联合仿真

专题一案例图示

专题二：软体机器人结构设计与仿真分析
一、软体机器人研究概述	学习目标：从整体上全面认识软体机器人领域所涉及的各方面研究内容，便于大家结合自己的研究点做广泛的交叉推演，更有利于激发创新点，突破“无想法”的僵局。 1. 软体机器人研究背景、意义 2. 软体机器人关键技术 3. 软体机器人存在问题与展望 4. 讨论与交流
二、经验分享与论文复现	学习目标：为大家提想法，写小论文提供一些借鉴 1. 如何提出自己的创新想法，突破小论文（从无到有的思考分享） 2. 先做再补充（案例论文1《关于介电弹性体驱动器》） 3. 在学术会议中捕捉（案例论文2《关于layer jamming变刚度》） 4. 在日常实验中捕捉（案例论文3《关于几何约束驱动器》） 5. 循着研究推进（案例论文4《关于仿尺蠖软体机器人》） 6. 讨论与交流
三、仿生对象的运动建模与仿真	学习目标：掌握基于Kane法的软体生物运动建模 1. 仿尺蠖软体机器人研究与尺蠖身体运动建模的意义 2. 尺蠖的身体结构特征与运动建模面临的难点 3. 尺蠖身体运动动力学建模与运动行为仿真（理论方法+模型推导） 4. 讨论与交流
四、软体机械臂静力学建模	学习目标：掌握基于虚功原理的软体机械臂静力学建模方法 1. 软体机械臂研究背景与意义 2. 软体机械臂静力学建模方法研究现状与面临难点 3．融合材料和几何非线性的软体机械臂静力学建模方法研究（理论方法+模型推导+matlab仿真） 4.讨论与交流
五、软体结构在实验中制作的方法及技巧	学习目标：借鉴软体结构在实验室的制作方法，学习一些技巧并开拓思路 1. 基于介电弹性体的软体功能结构制作 2．柔性约束软体气动驱动器、软体机械臂的制作 3. 刚性约束刚软混合气动驱动器、仿尺蠖软体机器人的制作 4. 颗粒阻塞/层阻塞（jamming）变刚度结构的制作
六、非均匀软体结构变形建模	学习目标：掌握基于连续介质力学的软体结构建模方法 1. 柔顺线性驱动器的研究背景与意义 2. 柔顺线性驱动器研究现状与面临问题 3. 一种新型柔顺线性驱动器的研究 4. 关键功能部分力学建模（非均匀轴对称软体结构的力学建模+模型推导+matlab仿真）
七、软体机械臂动力学建模	学习目标：掌握基于虚功率原理的软体机械臂动力学建模方法 1. 软体机械臂动力学建模方法研究现状与面临难点 2. 融合材料和几何非线性的软体机械臂动力学建模方法研究（理论方法+模型推导+matlab仿真） 3. 讨论与交流
八、方向创新点	1. 软体结构设计方向创新点探讨（交叉融合） 2. 软体结构控制方向创新点探讨（深度学习） 3. 软体机器人材料方向创新点探讨（立足于实际条件，模仿借鉴）
九、总结与回顾	1、总结回顾课程内容 2、自由提问交流环节

专题二案例图示

讲师介绍

机器人参数化建模与仿真优化专题

教育部直属全国重点大学，国家“双一流”建设高校，国家“985工程”、“211工程”建设高校副教授、硕导。主持和参与国家级及省部级各类项目10项，发表文章50余篇，在机器人学领域顶级期刊以及顶级会议发表多篇文章。在机器人结构设计、动力学控制、视觉导引、轨迹规划、多目标优化有着丰富的经验。

软体机器人结构设计专题

教育部直属全国重点大学，国家“双一流”“211”“特色985工程”“2011协同创新计划”重点建设大学讲师。主持及参与市、省、国家级科研项目5项，在《Soft Robotics》、《T-Mech》等高水平期刊发表SCI论文20余篇。在软体机器人结构设计、软体机械臂力学建模、仿生软体机器人研究方面积累了丰富经验。

课程特色

1、本次系列课程共2个专题，均采用在线直播的形式，提供无限次回放视频，发送全部案例代码，建立永不解散的课程群，长期互动答疑。采用“理论+实操”的讲授模式，掌握相关的算法实践及流程步骤，建立机器人结构优化设计仿真框架，解决真实场景中的问题。

2、专题一课程力图大家掌握传统工业（串联）机器人和并联机器人构型设计及力学行为建模解析。包含机器人运动学、动力学、刚度、优化设计、控制、运动规划等方面理论与关键技术。

3、专题二课程力图大家掌握软体生物运动建模、软体机械臂静力学建模、软体机械臂动力学建模、软体结构实验室制作方法、非均匀软体结构变形建模等。并与专业老师一起交流探讨软体结构在设计、控制和材料等方向创新点，力图为我国软体机器人技术和产业取得源头创新成果提供科学支撑。

报名须知

一、时间地点

机器人参数化建模与仿真优化设计专题

2023年6月23日——6月24日

2023年7月01日——7月02日

线上直播（授课四天）

软体机器人结构设计与仿真分析专题

2023年6月23日——6月24日