摘  要

 

随着工业革命、信息革命现代化的发展、机器人技术已在工业，科学技术，民生等领域产生了众多应用，解放了无数的生产力，是未来科技发展的尖端命题。但是实体机器人研究电路和材料合成复杂、日常维护和更新迭代不便，限制了机器人技术的发展速度。3D机器人仿真技术因此而生、为了解决以上这些研究困难提供了仿真（低成本，高效率）的手段。随着自动化工业和解放简单劳动力的迫切需求，模拟3D机器人仿真系统愈发重要。但是在Python领域，研究机器人仿真还处于初级阶段。以往专业的机器人仿真都没有在Python的基础上开发过，所以Python领域的3D机器人仿真技术和资料非常少。

本文以NAO机器人为原型，通过机器人运动学和模型化的分析，基于python语言设计和实现了机器人模拟系统。机器人模型采用MAYA软件建模，本设计充分利用了Panda3D的引擎特性，实现了3D机器人分解和合成动作的设计，对于检验实体机器人控制程序的正确性提供了高效、快捷的途径,从而避免了错误的控制程序而造成的资源浪费。并且开发了PandAI函数库的AI功能、如智能寻路、躲避逃离、随机漫步、动态路径追求和智能避障等功能、在文中对其函数实现和优化算法给出了详细的介绍。对于现今3D仿真机器人Python研究领域资料缺乏的情况下，本设计的实现和研究对Python仿真3D机器人学和AI化理论的发展有重要的意义和实用价值。

 

关键词：机器人； 3D仿真； Python；

目  录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2国内外研究现状 1

1.3研究目标和意义 2

1.4论文结构 2

第二章 机器人建模和Panda3D功能规划 3

2.1现实NAO机器人的实体动作研究 3

2.2 MAYA2018建模、蒙皮、骨骼以及与Panda3D的相性研究 3

2.3 Panda3D引擎实现 6

2.4 PandAI对系统的改良与创新 6

第三章 机器人运动和AI功能实现 8

3.1总览 8

3.2.机器人模型化和动作实现 8

3.3机器人动力学和运动学 11

3.4加入人工智能技术的创新 12

第四章 实验与展示 15

4.1动作仿真实验 15

4.2 AI寻路实验 16

4.3 AI躲避逃离实验 18

4.4 AI自动漫步实验 21

4.5 AI动态路径追求和智能避障 26

第五章 结论及展望 29

5.1 结论 29

5.2 展望 29

参考文献 30

致谢 31

论文附录 32