Προσομοιωτής ρομποτικού βραχίονα με χρήση της μηχανής παιχνιδιών Unity: μελέτη και υλοποίηση

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως θέμα τη δημιουργία και την προσομοίωση ενός μηχανικού ρομποτικού βραχίονα τεσσάρων (4) βαθμών ελευθερίας στο περιβάλλον της μηχανής παιχνιδιών Unity. Στο εισαγωγικό μέρος, παρουσιάζεται το αντικείμενο της επιστήμης της ρομποτικής και η συμβολή της στην ανάπτυξη και αυτοματοποίηση του βιομηχανικού κόσμου, ενώ παράλληλα, εξηγείται το πρόβλημα και ο σκοπός της εργασίας. Έπειτα, αναφέρονται οι τελευταίες εξελίξεις (StateoftheArt) στον τομέα της ρομποτικής και των ρομποτικών βραχιόνων. Πραγματοποιείται, επίσης, μια εισαγωγή στη μηχανή παιχνιδιών Unity. Στη συνέχεια, περιγράφονται αναλυτικά τα είδη και οι λειτουργίες των ρομποτικών βραχιόνων καταλήγοντας, έτσι, στη μεθοδολογία και την επεξήγηση του κινηματικού προβλήματος. Το τελευταίο κεφάλαιο του θεωρητικού μέρους της εργασίας αφορά την ανάλυση και επίλυση του κινηματικού προβλήματος (ευθύ και αντίστροφο) για τον μηχανικό βραχίονα. Στο πρακτικό μέρος της εργασίας παρουσιάζεται η σχεδίαση του ρομποτικού βραχίονα στο περιβάλλον της Unityκαι ο κώδικας προσομοίωσης σε γλώσσα C#.

The present dissertation aims at creating and simulating a mechanical robotic arm of four (4) degrees of freedom. In the introductory part, the field of robotics and its contribution to the development and automation of the industrial world is presented while, at the same time, the problem and the purpose of the work are explained. Next, the State of the Art in the field of robotics and robotic arms is reported, as well as an introduction to the Unity programming language. Furthermore, the types and functions of robotic arms are described in detail, thus concluding with the methodology and explanation of the kinematic problem. The last chapter of the theoretical part of the work concerns the analysis and solution of the kinematic problem (forward and inverse) for the mechanical arm. The practical part of the work presents the design of the robotic arm in Unity and the simulation code in C#.