28、使用IPFS实现去中心化视频共享应用

使用IPFS实现去中心化视频共享应用

1. 视频点赞逻辑与测试

当一个账户对视频点赞时,点赞者的代币余额减1,视频上传者的代币余额加1,同时智能合约记录该账户已点赞此视频,视频的总点赞数加1。若另一个账户再点赞该视频,同样的操作会再次执行,视频总点赞数变为2。要确保点赞视频的事件被触发,并且一个用户不能对同一视频多次点赞。

执行测试的命令如下:

(videos-venv) $ py.test tests/test_videos_sharing.py
2. 启动私有以太坊区块链

使用 geth 启动私有以太坊区块链,不使用Ganache是因为其稳定版本尚不支持事件(不过Beta 2.0.0版本已支持)。具体操作步骤如下:
1. 进入项目目录并创建新链:

(videos-venv) $ cd videos_sharing_smart_contract
(videos-venv) $ populus chain new localblock
(videos-venv) $ ./chains/localblock/init_chain.sh
  1. 编辑 chains/localblock/run_chain.sh 文件,将 --ipcpath 的值改为 /tmp/geth.ipc
  2. 编辑 project.json 文件,在 chains 对象中添加 localblock 键:
"localblock": {
    "chain": {
        "class": "populus.chain.ExternalChain"
    },
    "web3": {
        "provider": {
            "class": "web3.providers.ipc.IPCProvider",
            "settings": {
                "ipc_path":"/tmp/geth.ipc"
            }
        }
    },
    "contracts": {
        "backends": {
            "JSONFile": {"$ref": "contracts.backends.JSONFile"},
            "ProjectContracts": {
                "$ref": "contracts.backends.ProjectContracts"
            }
        }
    }
}
  1. 启动区块链:
(videos-venv) $ ./chains/localblock/run_chain.sh
  1. 编译智能合约:
(videos-venv) $ populus compile
  1. 将智能合约部署到私有区块链:
(videos-venv) $ populus deploy --chain localblock VideosSharing

将智能合约部署的地址记录在 address.txt 文件中,该文件需与 videos_sharing_smart_contract 目录相邻。

3. 创建引导脚本

引导脚本用于加载数据,方便应用开发。可以从 https://videos.pexels.com/ 下载免费视频,在 videos_sharing_smart_contract 目录相邻处创建 stock_videos 目录,并将下载的MP4文件放入该目录。

创建 bootstrap_videos.py 脚本,完整代码可参考 此处

import os, json
import ipfsapi
from web3 import Web3, IPCProvider
from populus.utils.wait import wait_for_transaction_receipt

w3 = Web3(IPCProvider('/tmp/geth.ipc'))
common_password = 'bitcoin123'
accounts = []

with open('accounts.txt', 'w') as f:
    for i in range(4):
        account = w3.personal.newAccount(common_password)
        accounts.append(account)
        f.write(account + "\n")

with open('address.txt', 'r') as f:
    address = f.read().rstrip("\n")

with open('videos_sharing_smart_contract/build/contracts.json') as f:
    contract = json.load(f)
    abi = contract['VideosSharing']['abi']

VideosSharing = w3.eth.contract(address=address, abi=abi)
c = ipfsapi.connect()

coinbase = w3.eth.accounts[0]
coinbase_password = 'this-is-not-a-secure-password'

# 转移以太币
for destination in accounts:
    nonce = w3.eth.getTransactionCount(Web3.toChecksumAddress(coinbase))
    txn = {
        'from': coinbase,
        'to': Web3.toChecksumAddress(destination),
        'value': w3.toWei('100', 'ether'),
        'gas': 70000,
        'gasPrice': w3.toWei('1', 'gwei'),
        'nonce': nonce
    }
    txn_hash = w3.personal.sendTransaction(txn, coinbase_password)
    wait_for_transaction_receipt(w3, txn_hash)

# 转移ERC20代币
for destination in accounts:
    nonce = w3.eth.getTransactionCount(coinbase)
    txn = VideosSharing.functions.transfer(destination, 100).buildTransaction({
        'from': coinbase,
        'gas': 70000,
        'gasPrice': w3.toWei('1', 'gwei'),
        'nonce': nonce
    })
    txn_hash = w3.personal.sendTransaction(txn, coinbase_password)
    wait_for_transaction_receipt(w3, txn_hash)

# 上传视频
directory = 'stock_videos'
movies = os.listdir(directory)
length_of_movies = len(movies)
for index, movie in enumerate(movies):
    account = accounts[index//7]
    ipfs_add = c.add(directory + '/' + movie)
    ipfs_path = ipfs_add['Hash'].encode('utf-8')
    title = movie.rstrip('.mp4')[:20].encode('utf-8')
    nonce = w3.eth.getTransactionCount(Web3.toChecksumAddress(account))
    txn = VideosSharing.functions.upload_video(ipfs_path, title).buildTransaction({
        'from': account,
        'gas': 200000,
        'gasPrice': w3.toWei('30', 'gwei'),
        'nonce': nonce
    })
    txn_hash = w3.personal.sendTransaction(txn, common_password)
    wait_for_transaction_receipt(w3, txn_hash)
4. 引导脚本执行步骤
  1. 启动私有区块链和IPFS守护进程:
$ ipfs daemon

若不知道如何安装和启动IPFS,可参考相关资料。
2. 在虚拟环境中安装IPFS Python库:

(videos-venv) $ pip install ipfsapi
  1. 运行引导脚本:
(videos-venv) $ python bootstrap_videos.py

可以通过创建 check_bootstrap.py 脚本来测试引导脚本是否成功:

import json
from web3 import Web3, IPCProvider

w3 = Web3(IPCProvider('/tmp/geth.ipc'))
with open('accounts.txt', 'r') as f:
    account = f.readline().rstrip("\n")
with open('address.txt', 'r') as f:
    address = f.read().rstrip("\n")
with open('videos_sharing_smart_contract/build/contracts.json') as f:
    contract = json.load(f)
    abi = contract['VideosSharing']['abi']

VideosSharing = w3.eth.contract(address=address, abi=abi)
print(VideosSharing.functions.latest_videos_index(account).call())

运行该脚本,若输出为0,则引导脚本失败;若输出不为0,则视频信息已成功上传到区块链。

5. 构建视频共享Web应用

使用Django库构建智能合约的前端应用,具体步骤如下:
1. 安装Django:

(videos-venv) $ pip install Django
  1. 安装OpenCV Python库以获取视频缩略图:
(videos-venv) $ pip install opencv-python
  1. 创建Django项目目录:
(videos-venv) $ django-admin startproject decentralized_videos
  1. 在项目目录下创建静态媒体目录:
(videos-venv) $ cd decentralized_videos
(videos-venv) $ mkdir static media
  1. 创建名为 videos 的Django应用:
(videos-venv) $ python manage.py startapp videos
  1. 更新Django项目设置文件 decentralized_videos/settings.py
INSTALLED_APPS = [
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
    'videos'
]

STATIC_URL = '/static/'
STATICFILES_DIRS = [
    os.path.join(BASE_DIR, "static"),
]
MEDIA_URL = '/media/'
MEDIA_ROOT = os.path.join(BASE_DIR, 'media')
6. 视图函数

视图函数类似于API端点,以下是主要视图函数的说明:

from django.shortcuts import render, redirect
from videos.models import videos_sharing

def index(request):
    videos = videos_sharing.recent_videos()
    context = {'videos': videos}
    return render(request, 'videos/index.html', context)

def channel(request, video_user):
    videos = videos_sharing.get_videos(video_user)
    context = {'videos': videos, 'video_user': video_user}
    return render(request, 'videos/channel.html', context)

def video(request, video_user, index):
    video = videos_sharing.get_video(video_user, index)
    context = {'video': video}
    return render(request, 'videos/video.html', context)

def upload(request):
    context = {}
    if request.POST:
        video_user = request.POST['video_user']
        title = request.POST['title']
        video_file = request.FILES['video_file']
        password = request.POST['password']
        videos_sharing.upload_video(video_user, password, video_file, title)
        context['upload_success'] = True
    return render(request, 'videos/upload.html', context)

def like(request):
    video_user = request.POST['video_user']
    index = int(request.POST['index'])
    password = request.POST['password']
    video_liker = request.POST['video_liker']
    videos_sharing.like_video(video_liker, password, video_user, index)
    return redirect('video', video_user=video_user, index=index)
7. 模型类

模型类 VideosSharing 包含了主要的逻辑和操作,以下是其核心代码:

import os.path, json
import ipfsapi
import cv2
from web3 import Web3, IPCProvider
from populus.utils.wait import wait_for_transaction_receipt
from decentralized_videos.settings import STATICFILES_DIRS, STATIC_URL, BASE_DIR, MEDIA_ROOT

class VideosSharing:
    def __init__(self):
        self.w3 = Web3(IPCProvider('/tmp/geth.ipc'))
        with open('../address.txt', 'r') as f:
            address = f.read().rstrip("\n")
        with open('../videos_sharing_smart_contract/build/contracts.json') as f:
            contract = json.load(f)
            abi = contract['VideosSharing']['abi']
        self.SmartContract = self.w3.eth.contract(address=address, abi=abi)
        self.ipfs_con = ipfsapi.connect()

    def recent_videos(self, amount=20):
        events = self.SmartContract.events.UploadVideo.createFilter(fromBlock=0).get_all_entries()
        videos = []
        for event in events:
            video = {}
            video['user'] = event['args']['_user']
            video['index'] = event['args']['_index']
            video['path'] = self.get_video_path(video['user'], video['index'])
            video['title'] = self.get_video_title(video['user'], video['index'])
            video['thumbnail'] = self.get_video_thumbnail(video['path'])
            videos.append(video)
        videos.reverse()
        return videos[:amount]

    def get_videos(self, user, amount=20):
        latest_index = self.SmartContract.functions.latest_videos_index(user).call()
        i = 0
        videos = []
        while i < amount and i < latest_index:
            video = {}
            index = latest_index - i - 1
            video['user'] = user
            video['index'] = index
            video['path'] = self.get_video_path(user, index)
            video['title'] = self.get_video_title(user, index)
            video['thumbnail'] = self.get_video_thumbnail(video['path'])
            videos.append(video)
            i += 1
        return videos

    def get_video_path(self, user, index):
        return self.SmartContract.functions.videos_path(user, index).call().decode('utf-8')

    def get_video_title(self, user, index):
        return self.SmartContract.functions.videos_title(user, index).call().decode('utf-8')

    def get_video_thumbnail(self, ipfs_path):
        thumbnail_file = STATICFILES_DIRS[0] + '/' + ipfs_path + '.png'
        url_file = STATIC_URL + '/' + ipfs_path + '.png'
        if os.path.isfile(thumbnail_file):
            return url_file
        else:
            return "https://bulma.io/images/placeholders/640x480.png"

    def get_video(self, user, index):
        video = {}
        ipfs_path = self.get_video_path(user, index)
        video_title = self.get_video_title(user, index)
        video_file = STATICFILES_DIRS[0] + '/' + ipfs_path + '.mp4'
        thumbnail_file = STATICFILES_DIRS[0] + '/' + ipfs_path + '.png'
        video['title'] = video_title
        video['user'] = user
        video['index'] = index
        video['aggregate_likes'] = self.SmartContract.functions.video_aggregate_likes(user, index).call()
        if os.path.isfile(video_file):
            video['url'] = STATIC_URL + '/' + ipfs_path + '.mp4'
        else:
            self.ipfs_con.get(ipfs_path)
            os.rename(BASE_DIR + '/' + ipfs_path, STATICFILES_DIRS[0] + '/' + ipfs_path + '.mp4')
            video['url'] = STATIC_URL + '/' + ipfs_path + '.mp4'
        if not os.path.isfile(thumbnail_file):
            self.process_thumbnail(ipfs_path)
        return video

    def upload_video(self, video_user, password, video_file, title):
        video_path = MEDIA_ROOT + '/video.mp4'
        with open(video_path, 'wb+') as destination:
            for chunk in video_file.chunks():
                destination.write(chunk)
        ipfs_add = self.ipfs_con.add(video_path)
        ipfs_path = ipfs_add['Hash'].encode('utf-8')
        title = title[:20].encode('utf-8')
        nonce = self.w3.eth.getTransactionCount(Web3.toChecksumAddress(video_user))
        txn = self.SmartContract.functions.upload_video(ipfs_path, title).buildTransaction({
            'from': video_user,
            'gas': 200000,
            'gasPrice': self.w3.toWei('30', 'gwei'),
            'nonce': nonce
        })
        txn_hash = self.w3.personal.sendTransaction(txn, password)
        wait_for_transaction_receipt(self.w3, txn_hash)

    def process_thumbnail(self, ipfs_path):
        thumbnail_file = STATICFILES_DIRS[0] + '/' + ipfs_path + '.png'
        if not os.path.isfile(thumbnail_file):
            video_path = STATICFILES_DIRS[0] + '/' + ipfs_path + '.mp4'
            cap = cv2.VideoCapture(video_path)
            cap.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, 0)
            _, frame = cap.read()
            cv2.imwrite(thumbnail_file, frame)

    def like_video(self, video_liker, password, video_user, index):
        if self.SmartContract.functions.video_has_been_liked(video_liker, video_user, index).call():
            return
        nonce = self.w3.eth.getTransactionCount(Web3.toChecksumAddress(video_liker))
        txn = self.SmartContract.functions.like_video(video_user, index).buildTransaction({
            'from': video_liker,
            'gas': 200000,
            'gasPrice': self.w3.toWei('30', 'gwei'),
            'nonce': nonce
        })
        txn_hash = self.w3.personal.sendTransaction(txn, password)
        wait_for_transaction_receipt(self.w3, txn_hash)

videos_sharing = VideosSharing()

通过以上步骤,我们可以使用IPFS和以太坊智能合约实现一个去中心化的视频共享应用。该应用允许用户上传视频、点赞视频,并通过区块链记录相关信息,同时利用IPFS存储视频文件,提高了数据的安全性和可靠性。

以下是创建私有以太坊区块链和运行引导脚本的流程图:

graph TD;
    A[启动私有以太坊区块链] --> B[进入项目目录并创建新链];
    B --> C[编辑脚本文件修改IPCPATH];
    C --> D[编辑project.json文件添加localblock];
    D --> E[启动区块链];
    E --> F[编译智能合约];
    F --> G[部署智能合约并记录地址];
    G --> H[启动IPFS守护进程];
    H --> I[安装IPFS Python库];
    I --> J[运行引导脚本];
    J --> K[测试引导脚本是否成功];

以下是主要操作步骤的表格总结:
| 操作 | 步骤 | 命令示例 |
| ---- | ---- | ---- |
| 启动私有以太坊区块链 | 进入项目目录、创建新链、编辑文件、启动链、编译和部署合约 | cd videos_sharing_smart_contract 等 |
| 运行引导脚本 | 启动IPFS、安装库、运行脚本、测试 | ipfs daemon 等 |
| 构建Web应用 | 安装库、创建项目和应用、更新设置 | pip install Django 等 |

使用IPFS实现去中心化视频共享应用

8. 模型类方法详解
  • 初始化方法 __init__ :该方法用于初始化 VideosSharing 类的实例。首先创建一个 Web3 连接对象 w3 ,连接到本地的以太坊节点。接着从 address.txt 文件中读取智能合约的地址,从 contracts.json 文件中读取智能合约的 ABI (应用二进制接口),并使用 w3.eth.contract 方法创建智能合约对象 SmartContract 。最后,使用 ipfsapi.connect 方法创建一个 IPFS 连接对象 ipfs_con
def __init__(self):
    self.w3 = Web3(IPCProvider('/tmp/geth.ipc'))
    with open('../address.txt', 'r') as f:
        address = f.read().rstrip("\n")
    with open('../videos_sharing_smart_contract/build/contracts.json') as f:
        contract = json.load(f)
        abi = contract['VideosSharing']['abi']
    self.SmartContract = self.w3.eth.contract(address=address, abi=abi)
    self.ipfs_con = ipfsapi.connect()
  • 获取近期视频方法 recent_videos :该方法用于获取近期上传的视频。通过创建一个 UploadVideo 事件过滤器,从区块链的起始块开始获取所有的 UploadVideo 事件。对于每个事件,提取视频的上传者、索引、路径、标题和缩略图信息,并将这些信息存储在一个字典中,最后将这些字典添加到 videos 列表中。为了获取近期视频,将列表反转并返回前 amount 个视频。
def recent_videos(self, amount=20):
    events = self.SmartContract.events.UploadVideo.createFilter(fromBlock=0).get_all_entries()
    videos = []
    for event in events:
        video = {}
        video['user'] = event['args']['_user']
        video['index'] = event['args']['_index']
        video['path'] = self.get_video_path(video['user'], video['index'])
        video['title'] = self.get_video_title(video['user'], video['index'])
        video['thumbnail'] = self.get_video_thumbnail(video['path'])
        videos.append(video)
    videos.reverse()
    return videos[:amount]
  • 获取特定用户视频方法 get_videos :该方法用于获取特定用户上传的视频。首先通过智能合约的 latest_videos_index 方法获取该用户上传视频的最新索引。然后从最新索引开始,依次获取视频的信息,直到达到指定的数量 amount 或没有更多视频为止。
def get_videos(self, user, amount=20):
    latest_index = self.SmartContract.functions.latest_videos_index(user).call()
    i = 0
    videos = []
    while i < amount and i < latest_index:
        video = {}
        index = latest_index - i - 1
        video['user'] = user
        video['index'] = index
        video['path'] = self.get_video_path(user, index)
        video['title'] = self.get_video_title(user, index)
        video['thumbnail'] = self.get_video_thumbnail(video['path'])
        videos.append(video)
        i += 1
    return videos
  • 获取视频路径和标题方法 get_video_path get_video_title :这两个方法分别用于获取视频的路径和标题。通过调用智能合约的 videos_path videos_title 方法,并将结果进行解码。
def get_video_path(self, user, index):
    return self.SmartContract.functions.videos_path(user, index).call().decode('utf-8')

def get_video_title(self, user, index):
    return self.SmartContract.functions.videos_title(user, index).call().decode('utf-8')
  • 获取视频缩略图方法 get_video_thumbnail :该方法用于获取视频的缩略图。首先检查本地是否存在该视频的缩略图文件,如果存在则返回缩略图的 URL,否则返回一个占位图的 URL。
def get_video_thumbnail(self, ipfs_path):
    thumbnail_file = STATICFILES_DIRS[0] + '/' + ipfs_path + '.png'
    url_file = STATIC_URL + '/' + ipfs_path + '.png'
    if os.path.isfile(thumbnail_file):
        return url_file
    else:
        return "https://bulma.io/images/placeholders/640x480.png"
  • 获取特定视频方法 get_video :该方法用于获取特定视频的信息。首先获取视频的路径、标题、文件、缩略图和总点赞数。然后检查本地是否存在该视频文件,如果不存在则从 IPFS 中下载该文件,并将其移动到静态文件目录。最后,如果缩略图不存在,则调用 process_thumbnail 方法生成缩略图。
def get_video(self, user, index):
    video = {}
    ipfs_path = self.get_video_path(user, index)
    video_title = self.get_video_title(user, index)
    video_file = STATICFILES_DIRS[0] + '/' + ipfs_path + '.mp4'
    thumbnail_file = STATICFILES_DIRS[0] + '/' + ipfs_path + '.png'
    video['title'] = video_title
    video['user'] = user
    video['index'] = index
    video['aggregate_likes'] = self.SmartContract.functions.video_aggregate_likes(user, index).call()
    if os.path.isfile(video_file):
        video['url'] = STATIC_URL + '/' + ipfs_path + '.mp4'
    else:
        self.ipfs_con.get(ipfs_path)
        os.rename(BASE_DIR + '/' + ipfs_path, STATICFILES_DIRS[0] + '/' + ipfs_path + '.mp4')
        video['url'] = STATIC_URL + '/' + ipfs_path + '.mp4'
    if not os.path.isfile(thumbnail_file):
        self.process_thumbnail(ipfs_path)
    return video
  • 上传视频方法 upload_video :该方法用于上传视频。首先将视频文件保存到媒体目录,然后将该文件添加到 IPFS 中,获取 IPFS 路径。接着将视频标题进行处理,调用智能合约的 upload_video 方法上传视频信息,并等待交易确认。
def upload_video(self, video_user, password, video_file, title):
    video_path = MEDIA_ROOT + '/video.mp4'
    with open(video_path, 'wb+') as destination:
        for chunk in video_file.chunks():
            destination.write(chunk)
    ipfs_add = self.ipfs_con.add(video_path)
    ipfs_path = ipfs_add['Hash'].encode('utf-8')
    title = title[:20].encode('utf-8')
    nonce = self.w3.eth.getTransactionCount(Web3.toChecksumAddress(video_user))
    txn = self.SmartContract.functions.upload_video(ipfs_path, title).buildTransaction({
        'from': video_user,
        'gas': 200000,
        'gasPrice': self.w3.toWei('30', 'gwei'),
        'nonce': nonce
    })
    txn_hash = self.w3.personal.sendTransaction(txn, password)
    wait_for_transaction_receipt(self.w3, txn_hash)
  • 生成缩略图方法 process_thumbnail :该方法用于生成视频的缩略图。首先检查本地是否存在该视频的缩略图文件,如果不存在,则使用 OpenCV 库打开视频文件,读取第一帧并保存为缩略图文件。
def process_thumbnail(self, ipfs_path):
    thumbnail_file = STATICFILES_DIRS[0] + '/' + ipfs_path + '.png'
    if not os.path.isfile(thumbnail_file):
        video_path = STATICFILES_DIRS[0] + '/' + ipfs_path + '.mp4'
        cap = cv2.VideoCapture(video_path)
        cap.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, 0)
        _, frame = cap.read()
        cv2.imwrite(thumbnail_file, frame)
  • 点赞视频方法 like_video :该方法用于点赞视频。首先检查该视频是否已经被点赞,如果已经被点赞则直接返回,否则调用智能合约的 like_video 方法进行点赞操作,并等待交易确认。
def like_video(self, video_liker, password, video_user, index):
    if self.SmartContract.functions.video_has_been_liked(video_liker, video_user, index).call():
        return
    nonce = self.w3.eth.getTransactionCount(Web3.toChecksumAddress(video_liker))
    txn = self.SmartContract.functions.like_video(video_user, index).buildTransaction({
        'from': video_liker,
        'gas': 200000,
        'gasPrice': self.w3.toWei('30', 'gwei'),
        'nonce': nonce
    })
    txn_hash = self.w3.personal.sendTransaction(txn, password)
    wait_for_transaction_receipt(self.w3, txn_hash)
9. 注意事项
  • 异常处理 :在实际应用中,应该添加更多的异常处理代码,以应对可能出现的网络问题、文件操作错误、智能合约调用失败等情况,提高应用的健壮性。
  • 性能优化 :在获取近期视频和特定用户视频时,由于是从区块链的起始块开始获取所有事件,可能会导致性能问题。在实际应用中,可以考虑限制获取的块范围,或者将事件存储到数据库中,以提高查询效率。
  • 安全性 :在处理用户输入时,应该进行严格的验证和过滤,防止 SQL 注入、XSS 攻击等安全问题。同时,在处理用户密码时,应该使用安全的加密算法进行存储和传输。
10. 总结

通过使用 IPFS 和以太坊智能合约,我们成功实现了一个去中心化的视频共享应用。该应用具有以下优点:
- 数据安全 :视频文件存储在 IPFS 中,利用 IPFS 的分布式存储特性,提高了数据的安全性和可靠性。
- 不可篡改 :视频的上传和点赞信息记录在区块链上,具有不可篡改的特性,保证了数据的真实性和完整性。
- 去中心化 :应用不依赖于单一的服务器,避免了单点故障和数据垄断的问题。

以下是模型类主要方法的调用关系流程图:

graph LR;
    A[__init__] --> B[recent_videos];
    A --> C[get_videos];
    A --> D[get_video];
    A --> E[upload_video];
    A --> F[like_video];
    B --> G[get_video_path];
    B --> H[get_video_title];
    B --> I[get_video_thumbnail];
    C --> G;
    C --> H;
    C --> I;
    D --> G;
    D --> H;
    D --> I;
    D --> J[process_thumbnail];
    E --> J;

以下是关键操作的资源消耗表格:
| 操作 | 气体消耗 | 备注 |
| ---- | ---- | ---- |
| 转移以太币 | 70000 | |
| 转移 ERC20 代币 | 70000 | |
| 上传视频 | 200000 | 需较高气体和气体价格 |
| 点赞视频 | 200000 | 需较高气体和气体价格 |

通过以上的步骤和优化建议,我们可以进一步完善这个去中心化视频共享应用,使其更加稳定、高效和安全。

六自由度机械臂ANN人工神经网络设计:正向逆向运动学求解、正向动力学控制、拉格朗日-欧拉法推导逆向动力学方程(Matlab代码实现)内容概要:本文档围绕六自由度机械臂的ANN人工神经网络设计展开,详细介绍了正向与逆向运动学求解、正向动力学控制以及基于拉格朗日-欧拉法推导逆向动力学方程的理论与Matlab代码实现过程。文档还涵盖了PINN物理信息神经网络在微分方程求解、主动噪声控制、天线分析、电动汽车调度、储能优化等多个工程与科研领域的应用案例,并提供了丰富的Matlab/Simulink仿真资源和技术支持方向,体现了其在多学科交叉仿真与优化中的综合性价值。; 适合人群:具备一定Matlab编程基础,从事机器人控制、自动化、智能制造、电力系统或相关工程领域研究的科研人员、研究生及工程师。; 使用场景及目标:①掌握六自由度机械臂的运动学与动力学建模方法;②学习人工神经网络在复杂非线性系统控制中的应用;③借助Matlab实现动力学方程推导与仿真验证;④拓展至路径规划、优化调度、信号处理等相关课题的研究与复现。; 阅读建议:建议按目录顺序系统学习,重点关注机械臂建模与神经网络控制部分的代码实现,结合提供的网盘资源进行实践操作,并参考文中列举的优化算法与仿真方法拓展自身研究思路。
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