舞蹈机器人论文
引言
30年前，比尔·盖茨毅然弃学，创立微软，成为个人电脑普及革命的领军人物；30年后的今天，他预言，机器人即将重复个人电脑崛起的道路。点燃机器人普及的“导火索”，这场革命必将与个人电脑一样，彻底改变这个时代的生活方式。
机器人作为人类２０世纪最伟大的发明之一，在短短的几十年内发生了日新月异的变化。近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化，而且将对人类社会产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展，机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓是无处不在。目前机器已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经越来越离不开机器人帮助。机器人工程是一门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为一体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化和系统化，一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。
目前机器人行业的发展与30年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多，比如协助医生进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、以及负责清扫地板的家用机器人，还有不少参照人、狗、恐龙的样子制造机器人玩具。舞蹈机器人（如图1）具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量，极受青少年的喜爱。我从前年开始机器人方面的研究，在这过程中尝试过很多次的失败，也感受到了无比的乐趣。
图1.1、舞蹈机器人
1 绪论
机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自20世纪60年代初问世以来，经历40余年的发展已取得长足的进步。未来的机器人是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。走向成熟的工业机器人，各种用途的特种机器人的多用化，昭示着机器人技术灿烂的明天。
1.1国内外机器人技术发展的现状
为了使机器人能更好的应用于工业，各工业发达国家的大学、研究机构和大工业企业对机器人系统开发投入了大量的人力财力。在美国和加拿大，各主要大学都设有机器人研究室，麻省理工学院侧重于制造过程机器人系统的研究，卡耐基—梅隆机器人研究所侧重于挖掘机器人系统的研究，而斯坦福大学则着重于系统应用软件的开发。德国正研究开发“MOVE AND PLAY”机器人系统，使机器人操作就像人们操作录像机、开汽车一样。
从六十年代开始日本政府实施一系列扶植政策，使日本机器人产业迅速发展起来，经过短短的十几年。到80年代中期，已一跃而为“机器人王国”。其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的说法：“日本机器人的发展经过了60年代的摇篮期。70年代的实用期。到80年代进人普及提高期。”并正式把1980年定为产业机器人的普及元年”。开始在各个领域内广泛推广使用机器人。
中国机器人的发展起步较晚，1972年我国开始研制自己的工业机器人。"七五"期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计划(863计划)开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。20世纪90年代，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、装配、喷漆、切割、搬运等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。
1.2 机器人技术的市场应用
机器人融入我们日常生活的步伐有多快？据国际机器人联盟调查，2004年，全球个人机器人约有200万台，到2008年，还将有700万台机器人投入运行。按照韩国信息通信部的计划，到2013年，韩国每个家庭都能拥有一台机器人；而日本机器人协会预测，到2025年，全球机器人产业的“蛋糕”将达到每年500亿美元的规模(现在仅有50
亿美元)。与20世纪70年代PC行业的情况相仿，我们不可能准确预测出究竟哪些用途将推动这个新兴行业进入临界状态。不过看起来，机器人很可能在护理和陪伴老年人的工作上大展宏图，或许还可以帮助残疾人四处走走，并增强士兵、建筑工人和医护人员的体力与耐力。
目前，我国从事机器人研发和应用工程的单位200多家，拥有量为3500台左右，其中国产占20％，其余都是从日本、美国、瑞典等40多个国家引进的。2000年已生产各种类型工业机器人和系统300台套，机器人销售额6.74亿元，机器人产业对国民经济的年收益额为47亿元，我国对工业机器人的需求量和品种将逐年大幅度增加。
1.3 机器人技术的前景展望
机器人是人类的得力助手，能友好相处的可靠朋友，将来我们会看到人和机器人会存在一个空间里边，成为一个互相的助手和朋友。机器人会不会产生饭碗的问题。我们相信不会出现“机器人上岗，工人下岗”的局面，因为人们随着社会的发展，实际上把人们从繁重的体力和危险的环境中解放出来，使人们有更好的岗位去工作，去创造更好的精神财富和文化财富，机器人来做这些危险环境的工作，展望21世纪机器人将是一个与20世纪计算机的普及一样，会深入地应用到各个领域，所以很多专家预测，在21世纪的前20年是机器人从制造业走向非制造业的发展一个重要时期，也是智能机器人发展的一个关键时期，目前国际上很多国家，也对机器人对人类社会的影响的估计提出了新的认识，同时，我们也可以看到机器人技术，涉及到多个学科，机械、电工、自动控制、计算机测量、人工智能、传感技术等等，它是一个国家高技术实力的一个重要标准。
语音识别处理是语音功能的一个重要方面，目前计算机语音识别处理过程基本上一致，是一种基于统计模式识别的理论。我国的语音识别研究起步于五十年代，近年来发展很快，其研究水平基本与国外同步，在汉语语音识别技术上还有自己的特点和优势。可以预计，语音技术的发展前景无限。
2 舞蹈机器人设计的内容和要求
2.1 舞蹈机器人设计的内容
随着现代科技的发展，机器人技术已广泛应用于人类社会生活的各个领域，特别是舞蹈机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量，极受青少年的喜爱。本课题要求设计一具有简单人体功能的、模拟舞蹈动作的类人型机器人，完成简单人体舞蹈的基本动作：可以前进后退，左右侧行，左右转弯和前后摆动手臂，行走频率为每秒两步，举手投足、转圈、头部动作灵活、并具备的语音功能。通过语音识别技术，可以对小机器人进行语音控制，通过发出语音命令，控制机器人的。机器人包括底座、头部、
上身、下肢、以及电路控制板，分别控制手臂、头部和底盘运动的电机及传动机构等。通过电路控制和机械传动，可使机器人动作。知识范围涉及机构学、力学、电子学、自动控制、计算机、人工智能等。
具体任务：
1、深入了解类人型机器人的功能及工作要求，查找与课题有关的文献资料及参考书目；
2、学习掌握机构创新设计的基本知识和设计方法，了解控制对象舞蹈机器人的工作原理、动作过程，进行简单舞蹈动作及相应机构设计；
3、根据机器人构成、工作原理、主要特点和技术指标，分析比较，加以论证，确定舞蹈机器人运动控制最终方案，完成硬件电路设计，单片机控制程序设计；
4、制作舞蹈机器人模型，完成各种运动、动作模拟，调试成功。
5、规定的翻译、论文工作。
2.2 舞蹈机器人设计的数据和要求
1、机器人身高80～120㎝，表演时机器人随音乐翩翩起舞，动作协调、灵活；
2、表演各种舞蹈的基本动作，具体动作可自行设计。涵盖行进、转圈、举手投足、头部等动作；
3、整套动作持续4分钟左右；
4、机器人结构紧凑、体积小，重量轻；
5、灵活的多功能机器手臂：活动空间大，可360度旋转。
6、采用电机驱动，运动准确可靠。
3 方案设计及方案论证
3.1 设计制作与调试流程
设计就是根据题目的要求而对硬件和软件进行规划，并选择最合适的硬件电路和软件程序来达到目的。
硬件设计是通过对设计要求的分析，对各种元器件的了解，而得出分立元件与集成块的某些连接方法，以达到设计的功能要求。并且把这些元器件焊接在一块电路板上。它包括对各种元器件的功能和接法的了解，以及对各种元器件的选择和设计方案的选择。软件设计是分析设计的硬件用程序实现其功能，并且调试优化产品功能。
机器人的设计首先需作总体方案设计，包括机械和电气两部分。根据机械基础知识，从整体上来讲，机械结构设计必须与机器人所要完成的功能相适应。机械部分设计主要包括底盘设计、尺寸选择、驱动方式设计、电机选择等；电气是机器人最重要的部分，
直接影响着机器人功能的实现于否。舞蹈机器人要求完全自动控制，必须采用单片机为控制核心，它类似于机器人的大脑，接收和处理所有外界信息，指挥并控制机器人的所有动作。语音识别等功能是制作机器人硬件的难点，它要求机器人具有一定的感觉系统。目前，机器人技术已日趋成熟，机器人感觉系统可通过各种各样相应的传感器技术即可实现。传感器把接收到的外部信息输入到单片机，再通过软件进行控制，从而单片机发出命令指挥机器人动作。软件编程可以丰富机器人的功能，使机器人动作更加完善。总体方案设计框图如图3.1所示。
图3.1 机器人总体制作过程
3.2 方案的比较论证及方案确定
根据以上的制作流程图，我们把设计分为两大部分—机械部分和电气部分进行论证，对多种方案进行比较论证后，选出一个最佳的方案，最后再进行软件部分的设计。 3.2.1 机械部分
机械部分包括：底盘机构的设计、弯腰机构的设计、转身机构的设计、手臂机构的设计、转头机构的设计、及材料与型材选择。 3.2.1.1底盘机构的设计 （1）行走式简图如下
总体设计
机械，电气，软件
机械总体设计 软件整体设计 电气总体设计 各方案确定
材料制作 零件加工 机构组装 各方案确定 原理图制作 PCB 制作 各模块整合
了解各芯片操作 子程序编写 程序整合
总装整合，调试
外型包装
图3.2行走机器人简图
行走式，能够在平地上、凹凸不平的地上步行，能上下台阶，其粗糙路面性能较好，好的关节，稳定好的牵引力。它的缺点是不能原地转动，速度慢，控制复杂，移动困难，操纵性差，机械复杂，电机性能要求严格，价格昂贵。
（2）移动方式为履带式简图如下
履带
驱动轮从动轮
导向轮
图3.3移动方式图
履带式移动方式的特点是运动平稳，适合爬坡度比较大的地方，这是轮式所做不的。但缺点是加工制作比较麻烦，履带一般是需要到市场上购买的，且摩擦力很大、能量损耗大
（3）前轮偏转后轮驱动移动式简图如下
图3.4底盘移动方式
可以实现车体任意的定位和定向，可以做到零回转半径。特别是能通过将轮向正交速度方向实现急停。车底盘、四轮、驱传动装置、舵机和控制盒的行走信道共同组成行走系统。但由于前后启动惯性不一样，导致机器人的不平衡，特别是重心高的机器人。 （4）轮式差速驱动
图 3.5底盘移动方式
采用两个驱动轮，两个万向轮，万向轮用于平衡。机构简单，容易制造及装配；能在原地旋转以获得不同的方向。因此它是比较适合的一种底盘机构。
3.2.1.2弯腰机构的设计
腰部的设计思路是，作为人形机器人的腰部，主要做要是承接了上部的重量，设计的时候腰部能做到水平的转动最好，如果不能将会极大地影响整个机器人的平衡；所以尽量减少可变的环节，故在腰部转动的设计中不采用电机再经传动其他机构最后带动腰部的转动方式，而是直接使用电机实现弯腰。 (1)齿轮机构简图如下
图3.6齿轮传动方式
齿轮机构的优点是平稳，自锁性好，精度高。但加工比较困难，且不利于固定，造价也很高。
（2）连杆机构简图如下
万向轮
驱动轮
轴
手臂与头部机构
摇杆零件
可前后摇动
正视图
侧视效果
固定用轴孔
长方形槽
图3.7连杆传动方式
结构简单，容易实现，更重要的是它的运动规律正好符合人体运动的原理。我们的舞蹈机器人就是采用这样的机构来实现弯腰的。 (3)连杆机构简图二
具体实现方式如下：先通过一根轴穿过鞠躬机构与机器人上半身的两只手臂固定，然后电机通过一个摇杆连接到弯腰机构的一个长方形槽中，在电机转动的过程中，带动鞠躬机构做以与手臂固定轴为中心的前后弯腰鞠躬动作，所需的零件包括一根轴，一个带有与轴相同大小的孔和在孔同一侧的开有长方形槽的铝条。并且考虑在这个机构上，能够与手臂机构相固定。
机构如图2.3所示：
图3.8机器人鞠躬机构
鞠躬机构的装配顺序如下：
(1) 取适当长度的铝条打轴孔和磨长方形槽，在上身支架两端打相同的孔，轴穿过该铝
条后穿过两个支架并固定好
下腰部
腿部
电机
正视图
安装方向
电机
滚动轴承固定装置
顶视图
轴承外圆
轴承内圆及固定孔
脚
脚
手
手(2) 加工可固定于电机轴上的摇杆，一端可固定住电机，另一端固定摇杆的轴并与加工
好的铝条的长方形槽相结合 (3) 将电机固定在上身左边支架的一侧
(4) 为了防止弯腰机构前倾，用两根橡胶带做一定的固定，以使电机拉住机构向下弯腰
时更加稳定
在弯腰机构中，如果将机构的位置和方向调换过来，动作就可变为肩的左右摇摆，因为设计水平有限，没有将两种动作结合在一起的机构设计出来。 3.2.1.3转身机构的设计
(1)连杆原理实现的转身机构
转身机构的设计原理和弯腰机构的设计原理差不多，在此就不做多的比较论证了。我们还是采用连杆机构，但具体的设计又和前面稍微不同。
图3.9 转身机构 (2)电机做转轴的转身机构
图3.10 机器人的腰部机构
电机
上腰部
手臂电机
安装方向安装方向
机器人的腰部机构用于实现机器人左右转身的动作，主要部件包括一个滚动轴承、一个自行加工的可固定滚动轴承内部圆的零件，以及必备的其它固定零件。
滚动轴承的特点在于当内圆固定时，外圆可以转动，反之亦然。机器人的腰部机构正是从这个特点出发制作的，要实现机器人腰部左右转动，就让滚动轴承内部圆与可固定电机轴的传动零件固定，同时该零件与机器人下身机构固定，滚动轴承与机器人上身机构固定，再将电机与传动零件固定后又与上身机构固定，这样，在电机转动的过程中，利用轴承的作用，机器人下身机构不动时，由于上身机构与轴承外圆固定，电机旋转带动了轴承外圆的旋转，于是，机器人上身就绕着轴承中心作转身运动。
这种机构的缺点是电机轴受力较大，电机容易损坏，同时要求电机有足够的转矩。 3.2.1.4手臂和头部机构的设计
图3.11 手臂机构
手臂机构的是机器人整体比较重要的环节，手臂自由度较多，机器人的很多动作都通过手臂体现出来。由于头部机构比较简单，在此和手部一起画出来，因为设计要求没有点头动作，我们只要一个电机来达到头部动作就可以了。
手臂机构就是机器人的两只手臂，在本次设计中将机器人的手部的两个电机与带动机器人头部转动的电机固定在了同一个机构上，同时，将该手臂与前后弯腰的机构相固定，构成机器人的上半身机构的一部分，然后该整体又与机器人的左右支架和腰部机构相结合，一起构成机器人的上半身机构。
参看做的很好的机器人的例子，机器人的手臂是机器人复杂程度的重要标志之一。手臂所具有的自由度越多，动作时活动的空间就越大，所做的动作就越精细，完成的任务就越复杂。
本次设计机器人的手臂由一根横杆构成，左右两端分别固定左右手的两个电机，可做前后360度的旋转，中间固定机器人的头部电机，可带动头部做360度的旋转，其中手臂的机构还可以继续扩展，在肩部上和臂末端可再扩展两个电机，实现三个自由度的动作。如图2.4所示：
图3.12机器人的手臂机构
同时，为了防止手臂旋转过度使动作错乱，同左右转腰的机构一样，可在机器人手臂转动限定角度内装上限位开关，以达到动作的一致性。
装配顺序：
(1)选择合适钢性材料钻好孔后将左右手两个电机和头部电机固定住
(2)将上述做好的机构通过一块钢片钻孔后用螺钉固定在前后弯腰的机构上
(3)将两个传动杆固定到左右两个手臂电机上，在传动杆的另一端固定直径大小适合的
两根钢轴作为机器人的手臂用
(4)将一个传动杆固定在机器人的头部电机的轴上，作为机器人可360度转动的脖子
3.2.1.5 材料与型材选择
机器人制作前，必须选择用于机器人本体的主要结构材料。在进行机器人制作时，特别要确定它自身的大小、轻重等，这就需要选择合适的材料来满足要求。对机器人本体材料选择，不仅仅有助于确定它的强度、重量、尺寸，而且确定了整体结构的难度水平、可能需要的特殊工具以及达到可接受结果所需要的技术水平。因此在选择材料时，一般是根据机器人以下原则进行挑选：
（1）零部件的形状、大小有何要求
（2）零部件需要多大的强度；
（3）要选择多大重量的零部件
下表列出机器人结构中使用的材料，比较它们的优缺点。
表1 结构材料优缺点比较
根据以上分析：选择机器人的本体材料，应该从机器人的性能要求出发，满足机器人的设计和制作要求，所以应在充分掌握机器人特性和各组成部分的基础上，从设计思想出发。机器人本体是被用来支承、连接、固定机器人的各部分，也包括机器人的运动部分。伴舞机器人臂部是运动的，其整体也是运动的，所以，机器人运动部分的材料质量要轻。伴舞机器人的结构设计成左右对称，高度适当，上下半身比例协调，确保结构紧凑。关节连接件的设计合适，既要保证机器人行动起来灵活自如，动作顺滑平稳，又要具有一定的承受负载能力。所以选用了密度较小的铝制作，因为铝易于加工，质量又轻，不会增加机器人的承载负担。
伴舞机器人是仿人机器人，材料截面对构件质量和刚度施加重要的影响，因此通过合理选择构件的截面可以较好地满足机器人的使用要求，如空心圆截面，空心矩形截面，工字截面等。
若空心矩形截面是边长为a ，壁厚为t 的正方形，空心圆截面的外圆直径也为a ，壁厚也为t ，且令t ＝0.2a ，通过计算可以得出，在相同壁厚的条件下，正方形空心截面比空心圆截面的惯性矩高69％～84％，而质量仅增加27％。壁厚越薄，则效果越明显。 若比较条件改为空心矩形截面和空心圆截面型材的截面相等，且D 0＝a ，设空心圆截面壁厚t D ＝0.2a ，可以计算出正方形空心截面的壁厚为t F ＝0.147a 。此时，正方形空心截面比空心圆截面的刚度提高了40％～60％。因此无论从何角度来衡量，空心矩形截
材料 优点
缺点
木材
易于获得；价格较低，使用日常工具易于加工；硬木和层压板非
常强硬而且坚固
不如塑料或者金属强度大；受潮容易变
形；在压力下会有裂缝和碎裂
塑料
强度大而且耐用；有多种形式可选；包括板材和挤压型材；容易
获得
遇高温会发生溶化或下陷；某些塑料收到冲击可能会碎裂，有些材料难以获得；
性能较好的塑材比较昂贵
金属 强度非常高；铝材有各种方便使用的形状；甚至在高载荷以及高温下也可以保持全方位的稳定性
是所有材料中最重的；制作过程需要电动工具以及锋利的锯条和钻头才能完成；更难于加工；价格比较高
面都比空心圆截面的刚性优越。从设计，装配的角度来看，矩形截面也有一定方便之处。
综上所述，机器人结构设计为空心矩形截面，由铝材加工而成。其基本框架是使用连接件和角撑支架来搭建的。而常见的机器人联接结构有扣接零件、胶接、胶带、铆接、焊接等，下面通过表格逐一比较各种结构技术的应用，从而确定最后方案。
表 2 机器人常用联接结构
结构应用场合
扣接零件小型玩具机器人
胶接格局所需要的胶粘剂，可用于重量达数磅的机器人上
胶带暂时性结构、轻型材料和元件的机器人上
铆接小型到中等尺寸的机器人，以及轻型到中等重量的机器人
焊接大型和重型机器人，特别用于恶劣环境的机器人伴舞机器人负载小，自重轻，对寿命要求不高，因此除特别讲究强度、刚度以及抗摩擦磨损性的机构，机械连接上，应使机器人具有较好的坚固性，在机器人做舞蹈动作或行进过程中，各种接插件不能松动、脱落，满足合适的控制方案，所以选择铆接方式。
3.2.2电气部分
（1）方案1
电机驱动电路采用继电器构成桥式换向电路，继电器和主控制电路间用光电隔离器。考虑到电机的起动电流和制动时比较大，会造成电源电压不稳定容易对单片机和传感器的工作产生干扰，所以，电机驱动电路和单片机以及传感器电路用TLP521-4光耦隔离。提高电路的可靠性。同时还可以采用相互独立的电源供电。以确保单片机正常运行，进而以保证整个系统正常工作。
在机器人的控制系统中最主要的就是传感器电路，传感器是机器人感知外界事物的关键。机器人通过传感器收集外界信息，通过电路把这种信息转变成CPU能识别的数字信号，再通过软件算法对所收集的信息进行处理后，形成相应的控制信号，通过端口去控制相关的电机动作。
传感器采用多种传感器相互配合使用。使用光电编码器判断角位移和行程位移。主要用在机械手臂的转动上，使机械手臂动作更准确。行程开关用于位置的检测，主要用在机器人，或机械手臂上。当机器人行走，或机械手臂动作到达某种位置时给单片机一个电信号。让单片机发出相宜的控制信号。
此方案还待解决的就是传感器的抗干扰能力还不够高，其中主要是红外光电器件容易受外界光的干扰。光电编码器提高可靠性主要取决于光电编码器的加工精度，光源和接收
管。一般对于比赛机器人的精度要求不是很高，编码器可以采用自制的就可以达到效果，而光电检测（对射式光偶）器已经可以从市场上很容易的购买到，所以要提高光电编码器的抗干扰能力并不难办到。机械开关的可靠性就更高了，他简单实用。但是对机械开关安装的位置一定要准确，牢固。如果安装不到位就无法触碰就检测不到电信号，又因为机器人经常运动如果安装不牢固开关就容易松动。对于提高红外传感器的抗干扰能力可以从以下几个角度去加强：
：
电机驱 动电路
光电隔离 TLP521-4 继电器 控 制 系 统 （CPU 89S52） 单片机 时 钟
比较器 LM339
红外探
放大电
整形电路 （74LS14）
接触开关
语音输入 信号
光电隔离TLP521-4
图3.13方案一的电路方框图
（2）方案2
图2.9电气方案二框图
电机驱 动电路
光电隔离 TLP521-4 继 电 器
锁 存 器
（74LS595）
89S52构成的控制系统
语 音 电路
闭环反馈电路
光码盘 电路
微动开 关电路
光电隔离 机器人的传感器
图3.14方案二的电路方框图
方案二的电气图基本不变，只是把H桥换成了继电器，把红外信号输入换成光码盘。继电器就有其自身的优胜，他相当于短接没有压降，能承受的电流也可以很大,可以把电机电枢短路，即相当于刹车。
方案二的电气方框图中，机器人的传感器系统由光电编码器，微动开关，闭环电路，语音电路构成。可见光探头用于检测白色引导线，光电编码器，微动开关和方案一的功能类似。
3.2.3电方案的比较与选择
3.2.3.1电气方案比较
（1）首先我们采用直流电机。电机的选取以方案（1）的普通直流电机为最佳选择，其控制比较简单，功率相对机器人比赛是够的；而步进电机功率不够，伺服电机太贵了；在电机驱动电路的选择上我认为用继电器构成开关控制，因为对电机的控制要求不一样所以对不同的电机采用不同的控制方法。三极管构成的驱动电路其优点是能够进行脉宽调速，缺点是三极管有压降。用于行走的电机采用此种方法驱动的力度不够大，对完成动作的电机可以采用由两个继电器实现其正反转和启动停止。
（2）传感器选用以闭环传感器为主，其他传感器为辅，其中包括光码盘，触碰开关。
（3）单片机控制系统采用单机形式。其可靠性能更高。
综上所述，电气方案选择最佳电气方案（2）
3.2.3.2机械方案比较
通过以上各个机械方案的提出并描述了各自的优缺点，比较得出所要设计的机器人的结论为：
（1）移动方式以方案（1）的四轮移动为最佳选择，其速度要比履带式移动快，且其能量耗损相对较少；
（2）机械手的设计模型已和人的手臂很相似，不会有很大的改动。
（3）转身和弯腰机构则是连杆机构较为合理，其它机构不是成本高，就是不易于实现，在此我们选用以设计好的连杆机构。
（4）机器人的材料我们以铝材为主，
4 硬件电路设计
4.1电机驱动电路
继电器是本系统的执行机构，本系统选用D4810型固态继电器，固态继电器(SSR)与
机电继电器相比，是一种没有机械运动，不含运动零件的继电器，但它具有与机电继电器本质上相同的功能。SSR是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件，他利用电子元器件的点，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单项可控硅和双向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接通和断开被控电路。固态继电器有三部分组成:输入电路，隔离(耦合)和输出电路。安输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入控制电路还具有与TTL/CMOS兼容，正负逻辑控制和反相等功能。固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种。固态继电器的输出电路也可分为直流输出电路，交流输出电路和交直流输出电路等形式。交流输出时，通常使用两个可控硅或一个双向可控硅，直流输出时可使用双极性器件或功率场效应管。固态继电器有寿命长、可靠性高、灵敏度高、控制功率小、电磁兼容性好、快速转换、电磁干扰小的优点。D4810型继电器输入电流为5-40mA，电压3－30V，额定输出电流10A，输出电压范围宽为20-220V，满足项目的要求。
在直流电机电枢上加上一定幅度的直流电压，电机便开始旋转；改变电压方向，电机转向也随之改变。如果电机以恒速运动，不调速可以采用一个简单的电路来控制正/反向，电路原理如图3.1所示。它采用两个继电器作为控制弱电到驱动电机的强电之间的转换器。正反转控制开关RELAY1断开，
电源开关RELAY3闭合时，电机正转；反之电机反转。两开
关同时断开，电机停转。两开关同时闭合是不允许的，从电
路可看出，这会导致电源短路。
图4.1 直流电机的简单双向控制及继电器图电路原理图如下：
图4.2继电器电路图
4.2光电编码器
编码器是一种员简单的数字式位移电感器，它能够把角位移或线位移经过简单的变换变成效字量。目前，编码器精度、分辨力和可靠性都优于相同尺寸的模拟式传感器，但价格—般比较高。根据编码器检测原理和检测对象的不同，可以把编码器分为两种类型。用于检测线位移的编码器称为直线位移编码器；用于检测角位移的编码器称为角度数字编码器。
角度数字编码器由敏感元件和码盘组成。码盘是一种经过精细加工的薄圆盘，它的材料根据与之配套的敏感元件不同而不同。角度数字编码器有增量式码器和绝对式编码器两种基本类型。绝对式编码器能给出与每个角位置相对应的数字量输出，增量式编码器则只输出角度的变化增量光学编码器。这种编码器由光源、码盘和光电敏感元件组成。图3 .13表示了一种五位光学编码器。光学编码器的码盘是在一个基体上形成透明和不透明码区，代表了二进制码0和1。编码盘的性能好坏主要取决于码盘的质量。光学编码器通常采用照相技术和光刻技术制作。把同心分布的多因二进制码复制在码盘上。光源是光学编码器中最容易发生故障的元件。
通常不但要求光源具有较高的可靠性，而且要求光源的光谱要相光电敏感元件相适应。光源的工作温度范围要宽。光电敏感元件可以采用光电二极管、光电晶体管或硅光电池。为了提高输出逻辑电压，还需要加接各种电压放大器，而且每个轨道对应的光电敏感元件要接一个电压放大器。电压放大器通常由集成电路高增益差分运算放大器组
图4.3光电编码盘
成。为了减小声的影响，在光路中要加入透镜和谈缝装置。应当注意的是，狭缝不能大窄，要保证所有轨道的光电敏感元件的敏感区都处于狭缝内。光学编码器的基本构成如图3 .14所示。
图4.4光学编码器的基本构成
绝对式光学编码器通常采用的是格雷(Gray)码。它是一种非标准的二进制码。Gray 码与标准二进制码的区别，在Gray码中．相邻两个二进制码的变化只能有一位。所以，在连续的两个数码中，若发现数码的变化超过一位．就认为是非法的读数，从而具有一定的纠错能力，可提高可靠性。光电编码器可以检测机器人各个关节的运动状态。若电机电流大，但编码器无输出，说明机器人撞到对方而无退让，己方机器人就须要调整战术。若电机欲前进，编码器反转，说明机器人受对方推堵而退让。最近内藏整形电路直接以矩形波输出的编码器已问世，可以直接接入计算机。在我们的机器人中均采用自制的编码器。在带有明暗方格的码盘两侧分别安置发光元件和光敏元件，随着码盘旋转，光敏元件接收的光通量与方格的间隔同步变化。光敏元件随着输出经过整形的脉冲。根
跳舞机器人设计毕业设计论文
课程设计任务书 （ 2015 级） 目录 摘要------------------------------------------------------4 引言------------------------------------------------------5 任务书-----------------------------------------------------6 第一章 我国机器人技术的发展概况------------------------------------7 第二章机器人的总体设计解剖 1.1资料的收集与阐述-----------------------------------------7 1.2机器人工作原理简介 1.总体设计剖------------------------------------------------8 2.伺服电机的剖析--------------------------------------------9 第三章机器人总体设计综述 ---------------------------------12 1、1设计课题的阐述-----------------------------------------12 1、2单片机的选择-------------------------------------------12 1、3主控板部分简介-----------------------------------------12 第四章机器人的总体设计方案与部分简介 1、1设计方案-----------------------------------------------13 1、2各部分功能及原理简介-----------------------------------13 第五章机器人的原理图设计、仿真及电路板制作 1、1机器人的原理图设计-------------------------------------15 1、2电源部分-----------------------------------------------16 1、3稳压电源部分-------------------------------------------16 1、5接口电路部分-------------------------------------------17 1、6单片机最小系统和ISP在线编程---------------------------18 1、9电路板制作---------------------------------------------18 第六章机器人电路板的调试与结论
机器人大赛策划书
机器人大赛策划书 为了展现我校科技创新水平，提高我校学生科技创新能力，为全校同学提供一个参与科技活动、进行科技创新的平台，机器人大赛作为我部科技节特色活动正式展开。为了能够使本届机器人大赛顺利举行，能够办出自己的特色，体现自己的水平，取得预期效果，现特作本届大赛策划书如下： 第一阶段：宣传动员阶段：__月__日——__月__日为了使更多的同学了解认识机器人大会的基本情况，使更多的同学参与到本次大赛中来，我部在宣传动员方面具体做如下安排： 1、成立机器人大赛机器人研发团队，本次大赛分两组，简单组和困难组，研发团队主要负责各项技术难点进行集体攻关。 2、在例会上，将举行机器人大赛的通知和有关注意事项告知各干事，要求各干事动员班级成员，届时将派分成员到场答疑。 3、我部将于__月__日在______举行大赛动员大会，届时将邀请__ __ __作动员报告，届时将对机器人大赛参赛内容和具体流程作简单介绍。 4、科技部将以横幅、宣传板和广播稿等形式进行宣传。 5、本届机器人面向全校进行组队报名，截止时间为__月__日预期将不再接纳队伍 第二阶段：组织培训阶段：__月__——__月__
为了提高机器人大赛的技术含量，提高同学们的动手能力，我部将邀请研发团队成员和相关专业老师进行集体培训，具体时间初步安排在__ __。届时将根据实际情况进行调整。同时收齐个团队报名表，根据研发模型成本预算收缴个团队材料费用，并组织具体人员集体进料。 第三阶段：机器人调试阶段__月__日—__月__日 在____期间将安排专人为同学们调试提供调试场所和工具。我部决定将于__月__对各队机器人进行验收 第四阶段：机器人大赛：__月__日 本届机器人大赛决赛定于我部决定将于__月__月末于 ____楼举行，届时将邀请____________出席开幕式，最后根据成绩评出各组奖项。 本届机器人大赛奖项设置如下：各组将评出一等奖1名，二等奖2名，三等奖3名，优胜奖若干名，另设最佳组织奖，最佳外形奖，最佳创意奖，技术突破奖如干名，并由到场嘉宾为获奖团队进行颁奖。 机器人大赛作为我院得特色活动，对激发同学们的创新热情，提高同学们的创新意识和创新能力具有重大意义。希望同学们积极参加。在分团委各部门的密切合作下，共同办好本届机器人大赛。
焊接机器人毕业论文
第1章绪论 1.1课题研究的目的及意义 焊接是制造业中最重要的工艺技术之一。它在机械制造、核工业、航空航天、能源交通、石油化工及建筑和电子等行业中的应用越来越广泛。随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段，发展成为制造业中一项基础工艺，一种生产尺寸精确的产品的生产手段。传统的手工焊接已不能满足现代高技术产品制造的质量、数量要求。因此，保证焊接产品质量的稳定性、提高生产率和改善劳动条件已成为现代焊接制造工艺发展亟待解决的问题。电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展为焊接过程自动化提供了十分有利的技术基础，并已渗透到焊接各领域中。近20年来，在半自动焊、专机设备以及自动焊接技术方面已取得了许多研究和应用成果，表明焊接过程自动化已成为焊接技术新的生长点之一。从21世纪先进制造技术的发展要求看，焊接自动化生产已是必然趋势。焊接机器人的诞生是焊接自动化革命性的进步，它突破了焊接刚性自动化的传统方式，开拓了一种柔性自动化的生产方式，从而使中小批量的产品自动化焊接成为可[1]。 焊接机器人已经广泛应用于汽车、工程机械、摩托车等行业，极大地提高了焊接生产的自动化水平，使焊接生产效率和生产质量产生了质的飞跃。同时改善了工人的劳动环境[2]。但是，现在焊接领域中自动化程度最高的手臂式机器人在使用时有两个局限性：一个是它的活动范围较小，因为它像一个手臂，手臂长1.5~2米，也就是其活动半径，所以焊接的工件不能太长，最大范围也不能超过2米。二是它必须用编程或示教进行工作，对不规则的焊缝，特别是在焊接过程中焊缝发生形变时，则很难适应。然而，许多大型工件体积非常庞大，而且必须在工地和现场进行焊接。例如：石化工业中的大型储油罐、球罐，造船业中的各种轮船，对这类产品的焊接，就很难实现自动化，许多建设工作仍然采用人工焊接[3]。因此，给焊接机器人加装各种传感器，使它们具有焊接路径自主获取、焊缝跟踪以及焊接参数在线调整等能力，具有很高的实用价值。机器人焊接过程的自主化和智能化已经成为科研工作者的一个研究重点。移动焊接机器人由于其良好的移动性、强的磁吸附力以及较高的智能，成为解决大型焊接结构件自动化焊接的有效方法[4]。尽管自主移动机器人的实用化研究还不够完善，但移动机器人是解决无轨道，无导向，无范围限制焊接的良好方案。 1.2国内外研究现状 自1962年美国推出世界上第一台Unimate型和Versatra型工业机器人以来，越来越多的工业机器人投入生产使用中。这其中大约有半数是焊接机器人。焊接机器人是在工业机器人上装备焊接系统，如送丝机、软管、焊枪、焊炬或焊钳，并配备相
大学生机器人基本技能竞赛初赛任务
大学生机器人基本技能竞赛 主题与规则（初赛） 1 大学生机器人基本技能竞赛简介 为进一步提高我校学生专业学习兴趣，提升综合应用能力和动手实践能力，同时为参加相关学科竞赛培养后继力量，学校决定举办我校2016年大学生基本技能竞赛。比赛的目的是检验大学生对机器人技术的理解和掌握程度，进一步激发我校大学生对机器人技术的兴趣，培养动手、动脑的能力。 2 比赛主题 本届大学生机器人基本技能比赛的主题为“全民健身运动会”。 2008年北京奥运会中国竞技体育取得了辉煌的成绩，在“后奥运时代”，群众体育必将得到越来越高的重视。为了满足广大人民群众日益增长的强身健体需求，经国务院批准，从2009年起，每年8月8日为“全民健身日”，将健康向上的大众体育精神传达给公众，推广健康生活的理念。 设立全民健身日(Fitness Day)，是促进全民健身运动开展的需要，是进一步发挥体育的综合功能和社会效应，丰富社会体育文化生活，促进人的全面发展的需要，是促进中国从体育大国向体育强国目标迈进的需要，也是对北京奥运会的最好纪念。 第十三届全运会将在2017年9月举办，这又将推动中国体育运动的更一步发展。 本届比赛就是用机器人模拟全民健康运动，进一步弘扬奥运精神。 3 比赛场地与环境 3.1 场地 图1是比赛场地的示意图，待命区的位置只是示意。
图1 比赛场地示意图 3.2 赛场规格与要求 3.2.1 机器人比赛场地的内部尺寸为长3000mm、宽2000mm。用厚15～20mm、长500mm、宽500mm的木工板制成的拼装块拼接而成。场地四周装有白色木质围栏，栏高150mm，厚15～20mm。场地四周的16块拼装块是固定的，中央淡蓝色的8、9、10、11、14、15、16、17号拼装块可换。第4节中所述的机器人要完成的任务一般分布在场地周围的16块固定拼装块上。 3.2.2 两种拼装块刷白色亚光漆，用黑色亚光漆画出（或用黑色胶纸粘贴）宽度为20～25mm的引导线。以下凡是涉及黑线的尺寸，均指其中心线。固定拼装块上的引导线是连接对边中点的直线。可换拼装块的图形在赛前公布。 3.2.3 每个固定拼装块被黑色引导线分为东北、东南、西南、西北四个分区。 3.2.4 场上有一块长500mm、宽500mm刷白色亚光漆的锥台，是机器人的待命区，如图2所示。机器人要从待命区启动，完成任务后还要回到待命区。锥台上虽画有黑色引导线，但机器人可以从任何一边上下。 图2 锥台尺寸（mm）
机器人设计论文
绿化植树机器人设计 摘要： 这个机器人是针对大量绿色植树而设计的，利用机械四足作为其活动方式，机器人通过视频识别系统在有限范围内对地形与植被作出判断，然后通过自动行走系统移动到目标地点前面，再通过机械手取出携带的植物幼苗，通过这个可以360度旋转的机械臂进行种植工作，机械臂可以进行种植、培土、等工作。种植完成后还将用一层可分解的塑料薄膜覆盖植物幼苗，保证其在能够自行成长前的安全。 关键词： 绿化植树、四足行走、山坡作业、视频识别、机械臂操作 设计背景： 地球现在正面临着绿色植被在不断减少的危机，而人类也因为这样要面对日益严峻的环境问题。大量植树还原绿色植被是一个相当重要的手段来解决这个难题，但是依靠人力去做的话，效率始终不够高。所以在这里我想设计一个专门用于大作业量的绿化植树机器人。 设计思路： 这个机器人，是需要面对山坡这样的陡峭地形的，由于特殊的使用环境，机器人的活动方式要求能够灵活的应对颠簸不平的土地，机械四足需要能够根据不同的地势调整四足的高度，确保平稳的行走，这种活动方式才能使机器人轻松到达山崖大部分位置。移动起来必须十分的轻巧，以避免对其他植物的伤害。由于这个机器人对视频识别有着较高的要求，所以必须在这方面有所突破，同时当发现有杂草或者有害植物的时候，还可以通过高温蒸汽将其杀死，来保证种植的植物幼苗的生长。360度旋转的机械臂可以保证种植过程的顺利进行。 详细具体设计方案： 一．整体结构： 1.整个机器人分成上下两大部分，上部分是机械手臂，主要实现机器人的整个种植 操作，下部是机器人的机身和四足，包括：植物幼苗存放仓、红外线距离测量 仪、摄像头、电脑处理系统。 2.机器人是通过电力驱动的，所以必须携带储电池，也是安装在机身。 二．中央处理系统： 机器人的机身将安装一个中央处理系统，作为机器人的大脑，它主要调节机器人三 大系统：机械四足行走系统、机器人视觉系统、机械臂控制系统。中央处理系统要 接收和分析红外线距离测量仪、摄像头、机械臂传感器等反馈信息，以及控制四足 的行进系统、机械臂操作等。 三．机械四足行走系统： 1.机械四足的形状： 一开始的时候，我曾经很困惑于如何把握行走稳定与行走速度之间的平衡，后来设 想出仿人类四肢的关节加上圆形的脚盘这个方案，总体感觉可以满足行走的需要。 2.如何实现行进： 参考了机械小狗的设计，将机械四足连接在机器人的中央处理系统而成为一个整 体，接受中央处理系统的控制。每次改变一个机械足的位置，实现整个机器人的行
管道检测机器人_毕设论文
1 引言 管道运输是当今五大运输方式之一，已成为油气能源运输工具。目前，世界上石油天然气管道总长约200万km，我国长距离输送管道总长度约2万km。国家重点工程“西气东输”工程，主干线管道(管径1118mm)全长4167km，其主管道投资384亿元，主管线和城市管网投资将突破1000亿元。 世界上约有50%的长距离运输管道要使用几十年、甚至上百年时间，这些管道大都埋在地下、海底。由于内外介质的腐蚀、重压、地形沉降、塌陷等原因，管道不可避免地会出现损伤。在世界管道运输史上，由于管道泄漏而发生的恶性事故触目惊心。据不完全统计，截至1990年，国内输油管道共发生大小事故628次。1986到2b00年期间美国天然气管道发生事故1184起，造成55人死亡、210人受伤，损失约2. 5亿美元。因此，研究管道无损检测自动化技术，提高检测的可靠性和自动化程度，加强在建和在役运输管道的检测和监测，对提高管线运输的安全性具有重要意义。 1.1管道涂层检测装置的发展、现状和前景 1.1.1管道涂层检测装置的发展 管内作业机器人是一种可沿管道自动行走,携有一种或多种传感器件和作业机构,在遥控操纵或计算机控制下能在极其恶劣的环境中进行一系列管道作业的机电仪一体化系统.对较长距离管道的直接检测、清理技术的研究始于本世纪50年代美、英、法、德、日等国,受当时的技术水平的限制,主要成果是无动力的管内检测清理设备——PIG,此类设备依靠首尾两端管内流体的压力差产生驱动力,随着管内流体的流动向前移动,并可携带多种传感器.由于PIG本身没有行走能力,其移动速度、检测区域均不易控制,所以不能算作管内机器人.图1所示为一种典型的管内检测PIG[5]. 这种PIG的两端各安装一个聚氨脂密封碗,后部密封碗内侧环向排列的伞状探头与管壁相接触,测量半径方面的变形,并与行走距离仪的旋转联动,以便使装在PIG内部的记录仪记录数据.它具有沿管线全程测量内径,识别弯头部位,测量凹陷等变形部位及管圆度的功能,并可以把测量结果和检测位置一起记录下来. 70年代以来,石油、化工、天然气及核工业的发展为管道机器人的应用提供了广阔而诱人的前景,而机器人学、计算机、传感器等理论和技术的发展,也为管内和管外自主移动机器人的研究和应用提供了技术保证.日、美、英、法、德等国在此方面做了大量研究工作,其中日本从事管道机器人研究的人员最多,成果
焊接机械手毕业设计
焊接机械手毕业设计 【篇一：自动焊接机械手设计(毕业设计)】 自动焊接机械手设计 1 绪论 1.1 技术概述 工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测 传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三 维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多 品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、 人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动 化水平的重要标志。 机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长 和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速 反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗 恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它 是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术 领域不可缺少的自动化设备。 1.2 现状及国内外发展趋势 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： (1)工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操 作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3 万美元降至97年的6．5万美元。 (2）机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组 方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。 (3)工业机器人控制系统向基于pc机的开放型控制器方向发展，便 于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模 块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。 (4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加 速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、
2018年浙江省大学生机器人竞赛规则：探险游寻宝游(1.0)
“旅游机器人探险游、寻宝游”竞赛规则 （2018浙江省第三届大学生机器人竞赛） 一、竞赛项目、机器人及报名要求 二、场地、路线与环境 三、非计分点：门、倾斜路面、长桥等 四、计分点：景点、挡板、标识牌 五、赛程、种子队、赛前准备工作 六、计分计时、分值表 七、其他 附录、比赛场景路线图 一、竞赛项目、目的、机器人及报名要求 §1.1竞赛项目设置 本比赛共设置2个竞赛项目，探险1个，寻宝1个。 项目设置及比赛限时 §1.2 竞赛项目简介 探险游：要求机器人在规定假期时间内，穿越险境、游历尽量多的景点，获得尽量多的得分，并在假期结束前回到出发地。 寻宝游：要求机器人在规定假期时间内，穿越险境、去随机指定的宝物所在景点寻宝，同时游历尽量多的景点，获得尽量多的得分，并在假期结束前回到出发地。 机器人竞赛的目的是引导参赛队研究、设计并制作具有优秀硬件与软件系统的移动机器人，逐步提高机器人多方面的能力与智能，如： ａ、系统规划与优化能力：在预定的假期时间内游历尽量多的景点，完成计划中的旅游活动，并回到出发地点。是一种最优规划活动；需要有一定的系统规划与优化能力。想得高分， 就要游历尽量多的景点和难度高的景点，但存在来不及在规定的假期内回家的危险。 每一轮比赛中走两次，使得在第一次经验基础上，其后进行路径与方式的优化成为可能。 ｂ、应变能力：旅游路线可能在比赛开始前很短的时间内正式公布；有些可移动景点与路障的摆放数量与位置，在机器人放进出发区后，随机确定。这在一定程度上可控制竞赛的难度，并使旅游路线有一定的不确定性。 ｃ、视力及定位：考验机器人辨别数字、二维码、文字、形状和色彩的能力，引导机器人视力及定位能力的提高。 ｄ、爬坡能力：对于Ⅱ型和Ⅲ型机器人难度更大。 ｅ、跨越门槛的能力：这对三类机器人都是重大考验。
机器人论文
SCARA平面关节式装配机器人设计与简单编程 姓名：杨群 学校 : 大连民族学院 学院：机电信息工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 学号：2008022226
摘要：机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志。本文所谈机器人主要指工业装配机器人，既具有操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的自动化生产设备。本文重点介绍了SCARA装配机器人机械本体设计、原理流程图及简单的编程。 关键词:装配机器人设计；原理流程图；简单编程
目录 第一章绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 装配机器人现状及发展趋势 (2) 1.2.1装配机器人现状 (2) 1.2.2装配机器人发展趋势 (3) 第二章SCARA装配机器人机械本体设计 (4) 2.1装配机器人系统总体设计 (4) 2.1.1环保压缩机生产线装配机器人功能需求分析 (4) 2.2 机械结构方案设计 (6) 2.3 关节一（大臂）机械结构设计 (8) 2.4 关节二（小臂）机械结构设计 (9) 2.5 三四关节机械结构设计 (10) 第三章原理流程图 (13) 3.1 面向机器人装配设计与规划的集成框架 (13) 第四章简单编程 (16) 4.1 常用编程语言 (16) 4.2 V AL-II语言 (16) 4.2.1 V AL-II语言介绍 (16) 4.2.2 V AL-II系统框图 (17) 4.2.3 V AL-II系统框图说明 (17) 4.3 V AL-II程序举例 (19) 第五章结论与展望 (20) 5.1全文总结 (20) 5.2 后期展望 (21)
机器人手臂机构毕业设计(论文)
浙江工贸职业技术学院 毕业设计（论文）课题名称：机器人手臂机构
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
机器人比赛的策划例文.doc
机器人比赛的策划书 活动主题：利用各种材料，如油画、水彩、手绘或者废品制作模型、电脑模型、电脑制作等，设计你心中的人形机器人。（设计的机器人形式不限） 活动时间：20XX年11月初——11月中旬（具体另定） 活动地点： 11幢209 活动对象：社团全体社员及全校有兴趣的同学均可参加活动目的培养社员兴趣，加强社员之间的合作能力，锻炼动手能力，同时也将社团原有的机器人知识运用到其他领域，打破社员对机器人社团原有的枯燥感觉，重新树立一个多方面、多色彩有专业支持的社团形象。也为之后将举行的学院和学校机器人比赛做好准备，打下基础。 活动过程： 一、前期准备 1、宣传部马上制作并张贴关于此次活动简介的海报、宣传单及横幅。 2、秘书长鼓励社员和有兴趣的同学积极参加此次活动。 3、组织部部门查阅资料，与指导老师交流，准备此次活动的技术指导并熟悉整个活动的流程，负责活动地点和人员安排。 4、财务部印刷证书。 5、秘书长、宣传部做好各环节活动的总结工作。 6、社长联系评委。 7、社长、财务部规划整个活动，协调好各部门的工作。 二、具体流程
1、前期工作准备好后，组织部将印刷好的宣传单发于各个学院，每个学院10份。 2、要求参赛者设计他们自己的机器人（可以组队设计和制作）。 参赛要求： 1、要求设计人形机器人的外观（机器人的功能不用考虑） 2、要有创意，要新颖。 3、参赛者将参赛作品在11月21号晚6：30于11-209参赛。 三、活动安排 1、组织部在活动场合管理纪律 2、所有参加此次活动的社团干部提前半小时到场，熟悉活动流程。 3、所有社团干部打扫整理现场 四、后期总结 1、此次活动设立一等奖一名，二等奖两名，三等奖三名，创意奖一名，并颁发证书。 2、宣传部制作海报公布本次活动的结果 3、秘书长做一份本次活动的调研工作，评定本次活动成功与否 经费预算 海报：2元 宣传单：5元 奖品：（由赞助商提供） 横幅：50元 证书：30元 总计：87元
焊接机器人毕业设计
ＶＩ１．１论文的选题意义 第１章绪论 自动化的焊接机器人能提供稳定地焊接质量，减轻人的劳动强度，提高工作 效率，降低生产成本，在工业领域得到了广泛的应用。但应用于工业生产中的焊 接机器人大多是固定的，主要通过机械臂的活动来工作，又由于空间的限制使得 机器人的工作范围、工作对象大大受到限制。在大型工件，如：石化工业中的大型 储油罐、球罐、管道的焊接，多在现场作业，焊接位置手工作业难以达到，恶劣 的工作环境不仅增大了工人的劳动强度，而且影响焊接质量。工程应用中亟待开 发出能够取代工人手工操作的低成本自动化的焊接设备，以减少生产过程中人为 因素的影响，提高焊接质量，这些情况都对移动焊接机器人的研究和应用提出了 迫切的要求。 现在，国外在这方面的技术基本成熟，但国内各单位对这些技术的了解有相 当部分还停留在文献上或局部上。所以应该从基本做起，开展一些基础技术研究 作为机器人课题的主要研究与开发内容之一。 １．２焊接机器人的发展历程 自从世界上第一台工业机器人ＵＭＭＡＴＥ于１９５９年在美国诞生以来，机器人的 应用和技术发展经历了三个阶段：第一代是示教再现型机器人。这类机器人操作 简单，不具备外界信息的反馈能力，难以适应工作环境的变化，在现代化工业生 产中的应用受到很大限制。第二代是具有感知能力的机器人。这类机器人对外界 环境有一定的感知能力，具备如听觉、视觉、触觉等功能，工作时借助传感器获 得的信息，灵活调整工作状态，保证在适应环境的情况下完成工作。第三代是智 能型机器人。这类机器人不但具有感觉能力，而且具有独立判断、行动、记忆、 推理和决策的能力，能适应外部对象、环境协调地工作，能完成更加复杂的动作， 还具备故障自我诊断及修复能力。焊接机器人就是在焊接生产领域代替焊工从事 焊接任务的工业机器人。早期的焊接机器人缺乏“柔性＂，焊接路径和焊接参数 须根据实际作业条件预先设置，工作时存在明显的缺点。随着计算机控制技术、 人工智能技术以及网络控制技术的发展，焊接机器人也由单一的单机示教再现型 向以智能化为核心的多传感、智能化的柔性加工单元（系统）方向发展¨。６３。 换页 移动焊接机器人系统研究 １．３焊接机器人国内外应用现状 焊接机器人具有焊接质量稳定、改善工人劳动条件、提高劳动生产率等特点， 广泛应用于汽车、工程机械、通用机械、金属结构和兵器工业等行业。据不完全 统计，全世界在役的工业机器人中大约有一半用于各种形式的焊接加工领域。截 止２００５年，全世界在役工业机器人约为９１．４万台，其中日本装备的工业机器人总量达到了５０万台以上，成为“机器人王国”，其次是美国和德国：在亚洲，日本、 韩国和新加坡的制造业中每万名雇员占有的工业机器人数量居世界前三位。近几 年，全球机器人的数量在迅速增加，仅２００５年就达１２．１万台。我国自上世纪７０年代末开始进行工业机器人的研究，经过二十多年的发展，在技术和应用方面均取 得了长足的发展，对国民经济尤其是制造业的发展起到了重要的推动作用。据不 完全统计，近几年我国工业机器人呈现出快速增长势头，平均年增长率都超过 ４０％，焊接机器人的增长率超过了６０％；２００４年国产工业机器人数量突破ｌ４００台，
智能机器人设计毕业论文
目录 第1章、绪论 (2) 1、1智能机器人技术发展的重要意义 (2) 1、2国内外机器人的发展史 (2) 1、2、1 国外机器人的发展历史 (2) 1、2、2 国内机器人的发展历史 (3) 1、3服务机器人的特点关键技术 (3) 1、4本论文的主要研究内容 (4) 1、5本章小结 (4) 第2章、物体检测与报警机器人的总体设计 (5) 2、1概述 (5) 2、2主要组成 (5) 2、2、1 头部旋转机构 (5) 2、2、2 主体部 (6) 2、2、3 电机 (6) 2、3主要技术参数 (7) 2、4、电机的选型 (7) 2、4、1 驱动机构的组成、 (7) 2、4、2 步进电机的选型比较 (8) 2、4、3 步进电机的选型计算 (9) 2、5蜗轮蜗杆传动的选型设计 (11) 2、6电机的效核.................................... 错误!未定义书签。 2、7轴的较核及联件的选型.......................... 错误!未定义书签。 2、7、1、蜗杆轴的较核、......................... 错误!未定义书签。 2、7、2、蜗杆轴上轴承的选型..................... 错误!未定义书签。 2、7、 3、蜗轮轴的较核、......................... 错误!未定义书签。 2、7、4、蜗轮轴上轴承的选型..................... 错误!未定义书签。 2、7、5、键的较核............................... 错误!未定义书签。 2、7、6、联轴器的选型........................... 错误!未定义书签。 2、8本章小结...................................... 错误!未定义书签。第3章、驱动机构及其控制方式........................ 错误!未定义书签。 3、1、概述........................................ 错误!未定义书签。 3、2步进电机及其控制系统.......................... 错误!未定义书签。 3、2、1 步进电机的工作特性、..................... 错误!未定义书签。 3、2、2 步进电机的开环控制系统................... 错误!未定义书签。 3、3本章小结...................................... 错误!未定义书签。结束语............................................... 错误!未定义书签。
机器人比赛策划书
如对您有帮助，请购买打赏，谢谢您！ 机器人大赛活动策划 一. 活动背景 随着社会的发展，机器人的发展可谓是日新月异，如今不论是在生活还是生产上，它的应用都越来越广泛。我国的机器人事业虽然起步晚，但如今也有了一定的发展，现在的大学生接过了这把火炬，就一定会让它传得更远。 我校的许多学生对机器人都有很高的热情，希望通过一定途径能有机会设计并制作机器人，并且相当一部分人都有一定的技术基础，而机器人大赛正是给他们提供了一个平台，供他们去学习、去展现。 二. 活动目的 以此来提高同学们在机械等方面的相关知识，增强同学们的动手能力，让大家在实际的设计和制作中体验实际动手操作的重要性，并以此激发同学们的创新精神，巩固并进一步加深同学们对理论知识的理解，也为我校培养机器人工业后备人才打下坚实的兴趣和知识基础。 三．活动对象全校本科生 四．活动时间*年*月 五．活动地点 六．活动内容 本次比赛分为三组，初级组、中级组（遥控组）、自动组。三组的比赛规则和难易也各不相同（具体规则见附表），参赛队可根据自身水平选择进入何组，然后在规定时间内，按照所进组的要求自行制作出相应的机器人（品种不限），最后再进行比赛。 七．活动安排 1.*年*月*号至*月*号 协会内部进行各项准备，包括海报、展板、横幅、宣传单等内容和版式的设计，宣传场地的租借，活动详细流程的规划，比赛规则以及评分标准的完善。 2.*年*月*号至*月*日 宣传 通过海报、展板、横幅、宣传单以及校广播进行宣传并在网上发布比赛规则，比赛流程，评分标准。同时开通网上电子邮件报名方式。 具体如下：1、在学校各处张贴海报，公告板、桥上、路上、宿舍楼等 为防止海报被撕，用喷雪在公告板上喷涂。 2、主要在一食堂和四食堂放大展板，并在中午和下午进行 现场报名，连续三天，并且配专人进行讲解。 3、在各个食堂门口发放传单
浙江省大学生机器人竞赛_运输机器人对抗赛1.0规则
浙江省大学生机器人竞赛 运输机器人对抗赛·规则文档 1. 比赛任务简介 场地上有很多货物——8个黄色的方砖（每个1分）和5个绿色的方砖（每个3分）。红蓝两队的机器人将同时从本队的“START 区”出发，并在4分钟的比赛时间内，将场上的方砖运送到与本队颜色相同的“HOME 区”中。比赛时间用尽时，结束比赛，并根据比赛结束瞬间各队“HOME 区”中方砖的数量计算比分。但是，在比赛过程中，如果某队的“HOME 区中”同时出现至少3个绿色和3个黄色方砖时，那么比赛会立即结束，并且此队获得全场的方砖得分（23分）。另外，每队的机器人在第一次启动时允许携带1个与本队颜色相同的方砖，称为“双倍砖”，在比赛过程中，机器人需要把自己的“双倍砖”放入本队的扇形“HOME 区”中（在场地中间的圆形转桌上），当比赛结束时，“双倍砖”在本队扇形“HOME 区”内的队伍，其得分将会翻倍。 2. 比赛场地 运输机器人对抗赛比赛场地示意图 比赛场地为木制，大小为4m ×3.2m ，周边有5cm 高、2cm 厚的围栏。场地正中心放置了一个距离场地表面约20cm 高、外径64cm 的圆形转桌（桌面可在外力作用下旋转），圆形转桌厚4cm ，转桌下面的台柱高约16cm 、直径40cm 。 场地地面喷涂了黑色哑光漆，并用宽3cm 左右的白线划分成若干边长40cm 的正方形区域（以白线的中心线为测量标准）。各队的START 区和HOME 区都张贴了代表本队颜色的深色哑光贴纸。场地两侧的长条形HOME 区中间部分与场地黑色地面直接连通，但两侧的HOME 区域都有3cm 高、2cm 厚的围栏保护。场地的围栏和圆桌的其他部分被喷涂成白色。 在“运输机器人对抗赛比赛场地示意图”中，所示的圆桌位置和方砖摆放位置为机器人比赛开始时的场上情况。除了一块绿色方砖被放置在圆形转桌正中央外，其他方砖都被放置在示意图中白线交叉点的中心位置。圆桌上扇形HOME 区的十字边线围栏与正下方的场地十字白线是对准的。 方砖的边长是5cm 左右，为木质材料，表面喷涂黄色和绿色的木工漆。场地的其他尺红队扇形 HOME 区→ 局部图 蓝队扇形 ←HOME 区
工业机器人设计论文
摘要 在生产过程工业机械手是模拟人手动作的机械设备，它可以替代人工搬运重物或单调，在高粉尘，高温，有毒，易燃，放射性和其他相对较差的工作环境。机器人可用于在生产过程中的自动化抓住并移动工件自动化设备，它是在生产过程的机械化和自动化，开发出一种新的类型的设备。近年来，随着电子技术，特别是计算机的广泛使用机器人的开发和生产的高科技领域已成为迅速发展起来的一项新兴技术，它更促进机器人的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能够代替人类完成危险、减轻人类劳动强度、重复枯燥的工作，提高劳动生产力。 本设计是关于三自由度的圆柱形机械手。利用Auto CAD软件对制件进行设计绘图。其包括夹持器、小臂、大臂和底座。明确合理的设计思路，确定了机械手工作原理并对然夹持器、气缸、步进电机、轴承进行了校核计算并附带了简图并对零件的质量、重心、惯性主轴和惯性力矩进行辅助设计计算，可以大大减轻在设计过程中繁琐计算及校核步骤。 关键字：机械手，气缸，校核。
Abstract Industrial manipulator is the mechanical equipment which is used in the production process and simulate to the behave of hands with electrical integration. It can carry heavy objects and work in the harsh environment which is high temperature, poisonous ,full of dust, flammable and combustible monotonous and full of radioactive substance instead of people. Manipulator is a automatic device which is used in the automatic production process and it can carry and move things. It is a new device which is developed in the mechanization and automatic production process. In recent years , with the widely used of electronic technique especially the electronic computer. The research and production of robot has became a new technology which is developing rapidly in the high-tech industry . It promotes the development of manipulator. It makes the combination of the manipulator with mechanization and automation become easier . Manipulator can complete the dangerous and boring work instead of people. It can reduce labour intensity of people and raise the labour productivity . This design is a cylindrical manipulator which is related to delta degrees of freedom. It designs and draws the picture with Auto cad software ,it includes holder, a small arm, the big arm and the base. The clear and reasonable thinking determines the working principle of the manipulator . This also checks and calculates the holder, cylinder, stepper motor and bearing. Apart from this , it contains some pictures and design and measure the quality , barycentre principal axis of inertia and force of parts. It can greatly reduce the complicated calculation and check in the design process. Keywords: robot, cylinder, checking
机器人比赛的计划方案书
机器人比赛的计划方案书 活动主习题：利用各种材料，如油画、水彩、手绘或者废品制作模型、电脑模型、电脑制作等，设计你心中的人形机器人。（设计的机器人形式不限） 活动时间：20ＸＸ年11月初——11月中旬（详细另定） 活动地点： 11幢209 活动对象：社团全体社员及全校有兴趣的同学均可参加活动目的培养社员兴趣，加强社员之间的合作能力，锻炼动手能力，同时也将社团原有的机器人知识运用到其他领域，打破社员对机器人社团原有的枯燥感觉，重新树立一个多方面、多色彩有专业支持的社团形象。也为之后将举行的学院和学校机器人比赛做好准备，打下基础。 活动过程： 一、前期准备 ⑴宣传部马上制作并张贴关于此次活动简介的海报、宣传单及横幅。 ⑵秘书长鼓励社员和有兴趣的同学积极参加此次活动。 ⑶组织部部门查阅资料，与指导教师交流，准备此次活动的技术指导并熟悉整个活动的流程规范，负责活动地点和人员安排。 ⑷财务部印刷证书。 ⑸秘书长、宣传部做好各环节活动的总结归纳工作。
⑹社长联络评委。 ⑺社长、财务部规划整个活动，协调好各部门的工作。 二、详细流程规范 ⑴前期工作准备好后，组织部将印刷好的宣传单发于各个学院，每个学院10份。 ⑵要求参赛者设计他们自己的机器人（可以组队设计和制作）。 参赛要求： ⑴要求设计人形机器人的外观（机器人的功能不用考虑） ⑵要有创意，要新颖。 ⑶参赛者将参赛作品在11月21号晚6：30于11⑵09参赛。 三、活动安排 ⑴组织部在活动场合管理纪律 ⑵所有参加此次活动的社团干部提前半小时到场，熟悉活动流程规范。 ⑶所有社团干部打扫整理现场 四、后期总结归纳 ⑴此次活动设立一等奖一名，二等奖两名，三等奖三名，创意奖一名，并颁发证书。 ⑵宣传部制作海报公布本次活动的结果 ⑶秘书长做一份本次活动的调研工作，评定本次活动成功与否 经费预算 海报：2元
机械毕业设计1105自由度焊接机器人设计说明书
毕业设计说明书 5自由度焊接机器人总体及大臂与腰部 设计 学生姓名 学号 院系工学院机电系 专业机械设计制造及其自动化 指导教师
5自由度焊接机器人总体及大臂与腰部 设计 摘要 据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域，焊接机器人应用中最普遍的主要有两种方式，即点焊和电弧焊。我们所说的焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。这些焊接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的，而大多数的焊接机器人其实就是通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。在多任务环境中，一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务，因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。 众所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。工业机器人的出现使人们自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。 本次我所设计的机器人为五自由度弧焊机器人。本说明书对本次设计的主要考虑内容进行了叙述和讲解，包括机器人的总体设计以及传动系统的构成与设计，电动机的选择，圆锥齿轮的设计与校核，谐波减速器的原理以及选择，腕部转动轴的校核，齿形带规格的选择以及滚动轴承的选择与校核等。 由于设计经验不足以及理论知识的匮乏，本次设计肯定存在许多不足之处，望答辩老师谅解并不吝赐教。 关键词焊接机器人；齿形带传动；谐波减速器；五自由度 II
design 5 degree-of-freedom welding robot overall and big arm and waist ABSTRCT According to incomplete statistics, nearly half of the world's industrial robots in service are used for welding. The most common application of welding robot are in two main ways, spot welding and arc welding. The welding robot we are talking about is actually industrial robots which are doing the work in the welding tasks instead of welding production welder. Some of this welding robot is specially designed for welding while most of them are actually a common industrial robot fitted with a welding tool. In multi-task environment, a robot can even complete many kinds of work including the grasp of welding, handling, installation, welding, unloading and other tasks,. Therefore, in a sense, the history of the development of industrial robots is the history of the development of welding robot. It is well known that the welding processing on one hand requires on skilled operational skills, rich practical experience and stable level of welding; on the other hand, welding is a work with poor working conditions, dust, and heat radiation and high-risk. The emergence of industrial robots first makes people naturally think of using it to replace the manual welding to reduce labor intensity. But also it ensures the welding quality and enhances the efficiency of welding. The robot I designed is a DOF arc welding robot. The design statement mainly include design of robot's drive system and the its composition, the choice of motor, design of bevel gear and verification, the principle of harmonic reducer and its choice, wrist Check the Department of rotational axis, the choice of rolling bearings and its checking and so on. KEY WORDS welding robot; profile belt transmission; harmonic reducer; 5-DOF