仿人型机器人总体及腰腿部结构设计开题报告
上海大学
毕业设计开题报告
学院机械工程学院
专业机械工程及自动化
班级学号
学生
指导教师张超
题目仿人型机器人总体及腰腿部结构设计
1 综述
1.1课题题目的背景和意义
随着我国铁路事业的快速发展，高速重载的趋势已成大局。速度的提升、载货量加大的同时也给火车轮对带来了负面影响。车轮踏面磨损加快，缩短了火车轮对的使用寿命。作为铁路系统中一个关键的组成部分，火车轮对的几何尺寸直接影响到火车的平稳性和安全性。准确而快速地测量出火车轮对直径的大小，从而计算出轮对磨损量是非常必要的。所以研发一种专门用于检测火车车轮几何尺寸测量系统具有很大的现实意义。
二维敏捷式位移伺服测量系统一种专门用于对火车车轮几何尺寸进行检测的在线检测系统。它是列车，火车，重工业等行业提高产品质量，提升企业经济效益的理想设备。这台检测系统的设计内容包括：系统工作台设计、导轨的设计；滚珠丝杠、电机的选用；编码器、传感器和单片机的选用等。
目前，在车轮动态检测方面，国内没有功能完善、切合铁路实际的实用产品，而铁路的高速、重载发展对轮对的质量状况提出了更高要求，迫切需要开发车轮在线动态自动检测装置。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外情况
国外发达国家对于火车轮对几何尺寸的检测研发早在八十年代
初期就己经开始了，经过三十多年的深入研究，已经具备了较为成熟
的车轮检测技术和设备。
在 80 年代末期，日本研制成功轮对自动检测装置。该装置由两只平行光源，2台CCD 摄像机，控制处理机构和外设组成，当轮对沿垂直方向以较低的速度匀速升高时，摄像机可以拍摄左右车轮的外形轮廓，经计算机进行图像处理后，可以得到相关参数。测量误差小于±0.2mm，测量时间约20 分钟/对。
在90 年代中期，俄罗斯采用超声波遥测方法研制出轮对参数自动化检测装置[7]。当机车车辆以不大于5km/h 的速度运行时，遥测传感器组可以测出车轮各个特征面的距离，经分析处理后，可得到车轮直径、轮缘厚度、踏面磨耗和垂直磨耗等参数。其测量误差分别为：轮径误差不大于1mm，轮缘厚度误差不大于0.5mm，踏面磨耗误差不大于0.3mm。整套装置由传感器组、地面测量装置、数据传输线路、操作控制单元和外设等组成。该装置具有很高的稳定性，可以保证车轮外形参数测量所必须的精度。检测作业均自动完成，无需操作人员干预。
美国Loram公司于90 年代中期研制成功2 种形式的车轮自动检测系统[8]，低速检测型和高速检测型。低速检测型可在列车运行速度不超过8km/h的情况下输出图像、图表和统计数据；高速检测型可在火车运行速度不超过72km/h的情况下打印出测量数据和报告。该套系统可以自动测量列车的通过速度，具有连续图像采集、连续数据处理和车轮计数等功能，可测量轮缘厚度、踏面磨耗和车轮直径等参数，同时在精确度以及方便性和安全性等方面均能满足使用要求。
日本的一家铁道技术研究所开发出了一种在车轮部门自动检测
车轮踏面擦伤的地面式踏面擦伤检测装置。该系统将振动加速度计直接安装在钢轨底座处、当有擦伤的车通过该钢轨时，振动的加速度变化较大，可由振动加速计测出并输入计算机进行处理，从而判定擦伤程度。该系统经过一年多的现场试验，证明可以大太缩短从检出擦伤到进行检修所需的时间（原来需要35天，现在只需5天[9]）。
前联邦德国铁路研制了一种SK22O型超声波检测装置。该装置将超声波探头置于特制的钢轨凹槽中，采用充水耦合。当车轮经过时，与计算机相连的传感器能检测出其中埋藏的缺陷。德国联邦铁路还采用模块化设计方法 开发了一种轮对检测系统“INSPECTOMAT”。该系统有三种模块，分别用于裂纹检测、断面检测、径向跳动及擦伤检测[10]。
匈牙利布达佩斯工业大学铁路机车车辆系研制了一种机车车辆
走行部测量诊断台。不过该装置是在火车静止的情况下进行检测的；它可以测定踏面形状和车轮直径，并精确测量和记录擦伤等缺陷[11]。
也有一些发达国家已经开发出了车载式检测系统，可以时刻监视火车运行状态。比如英国不列颠铁路、丹麦国铁、德国DB铁路，法国国铁[12]等。
1.2.2国内情况
国内在轮对外形尺寸的自动检测研究还处于起步阶段，在CCD
成像测量技术上取得了一些进展,例如石家庄铁龙电子计量有限公司合作开发的火车车轮外形尺寸自动检测仪，实现了计算机自动测量火
车车轮的多项外形尺寸。检测仪采用CCD探测头作为测量的传感器对火车车轮进行综合测量，利用计算机处理采集数据和图像、提取边沿、检测数据，实现了高速、连续的自动测量，人为因素的影响也降至最低，从而提高了工厂的自动化程度和工人的劳动效率，这套方案的研制成功对于实际的工厂检测是一个创新，具有很大的实际应用价值和广泛的应用前景。
传统的超声波检测或涡流检测结果评定与操作人员的经验丰富
程度有很大关系，因此会主观上造成一定误差，数字电子技术的出现和发展则给信号处理提供了可靠的保证。随着计算机技术的飞速发展，计算机完全有能力对车轮进行快速、高教的检测，作为核心的分析处理软件的性能直接影响检测结论的判定，因此结合人工智能技术开发功能强大的检测软件 是研究开发工作必不可少的一部分。
我国在轮对外形尺寸方面，目前主要还是以手工机械式的卡尺测量为主，工作效率低，劳动强度大。卡尺与车轮接触日渐产生磨损，以及人为读数的误差，使得轮对几何尺寸的测量数据产生不必要的误差，精度不高。
1.3解决问题
总体设计用于火车车轮半径测量的二维敏捷式位移伺服测量系统。包括:单片机系统模块、传感器测头、滚珠丝杠、工作台、交流伺服电机模块。设计要解决的主要问题有:
1.单片机如何正确反映传感器测得的信号而不失真。
2.传感器测头如何敏捷地跟随车轮外径的变化。
3.如何选用电机和驱动器来驱动整个系统工作。
4.如何设计传感器和滚珠丝杠来控制测头运动。
5.如何设计合理的工作台和机身来装载整个系统。
2 方案论证
2.1驱动部分初选步进电机或者交流伺服电机
步进电机和伺服电机的主要区别：
1.矩频特性不同；步进电机的输出力矩会随转速升高而下降，交流伺服电机为恒力矩输出。
2.过载能力不同；步进电机一般不具有过载能力，而交流电机具有较强的过载能力。
3.运行性能不同；步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲现象，交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。
4.速度响应性能不同；步进电机从静止加速到工作转速需要上百毫秒，而交流伺服系统的加速性能较好，一般只需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。
2.2传动部分初选同步带或者滚珠丝杠
1.同步带
同步带传动一般是由主动轮、从动轮和紧套在两轮上的传动带组
成。同步带的传动面上有与带轮啮合的梯形齿。同步带传动时无滑动，初始张力小，被动轴的轴承不易过载。因无滑动，它除了用做动力传动外还适用于定位。柔性好,价格低廉。
2.滚珠丝杠
优点：
（1）传动效率高(达85%—98%)。
（2）灵敏度高（无颤动、无爬行，同步性好）。
（3）定位精度高(可以实现无间隙传动，刚度强，温升小)。
（4）使用寿命长（是普通滑动丝杠的4倍以上，磨损小，精度保持期长）。
（5）使用、润滑和维修方便、可靠。
（6）可逆向传动，不自锁（垂直使用或需急停时，应附加自锁或制动装置）
2.3非接触传感器初选霍尔位移传感器或电涡流位移传感器
1.霍尔传感器是一种基于霍尔效应的磁电传感器，由于半导体比金属有高得多的霍尔系数，故用半导体制成的霍尔传感器具有对磁场敏感度高、结构简单、使用方便等特点。不仅用于测量电流、电压、功率和磁感应强度等电磁参数，在非电量测量技术中还广泛用于测量直线位移、角位移与压力等非电量。当控制电流不变时，霍尔输出的电压与磁场大小成正比，可用来测定传感器周围的磁场。当磁场强度固定时，则可测量霍尔片的电流、电压等电参。利用霍尔电动势来控制电流与磁场大小的乘积则可制成各种运算器。对非电量测量则是通
过改变霍尔片在磁场中的位置来改变参量α，从而改变输出霍尔电动势来测量位移、压力、加速度等。
2.电涡流式位移传感器的变换原理是利用金属体在交变磁场中的电涡流效应来进行工作的。它的工作原理是：被测表面置于测头线圈的附近，相互间距为δ。当测头中有一高频交变电流通过时，便产生电磁通Φ，此交变磁通通过邻近的车轮表面，车轮表面上便产生感应电流i，这种电流在被测表面上是闭合的，称之为“涡流”。这种涡电流也将产生交变磁通Φ1。根据楞次定律，涡电流的交变磁场与线圈的磁场变化方向相反，Φ1总是抵抗Φ的变化。由于涡流磁场的作用使原磁场的作用等效阻抗Z发生变化，变化程度与距离δ有关。
2.4 方案论述
考虑到传感器测头需要敏捷地跟随车轮外径的变化，并且火车轮磨损改变量的分辨要到达毫米级，步进电机和同步带不能满足要求。传感器部分的选择目前来看都能满足精度上的要求，有待在以后文献调查中再进一步筛选。
大致测量思路如下：我们把一火车轮水平安装在一对支架上，火车轮的轴能够在电机的带动下以一定的速率转动，这里采用带传动来控制转速。先设定传感器离开轴的初始距离为A，伺服电机驱动滚珠丝杠使传感器向火车踏面靠近，当传感器测量到与踏面的距离读数为5mm时，给伺服电机一个暂停转动信号。通过旋转编码器的换算可以得知传感器前进位移，即传感器离开初始位置的距离B。那么火车轮的直径大小C= 2 ×（A-B-5），测量示意图如图2.1。设标准火车轮
的直径为D，则该点火车轮的磨损量E= D-C。接下来使火车轮以一定的速率转动，通过单片机控制保证传感器与踏面的距离始终为5mm。由于火车轮踏面表面磨损情况不一，车轮转动时，传感器离开初始位置的距离B会有一个改变量。火车轮旋转一圈完毕后，可以通过显示输出得知火车轮一圈踏面的磨损量E的曲线图。如果某点上磨损量E超过超过允许最大磨损量，那么判定火车轮不能继续使用，标准型踏面如图2.3。系统工作测量示意图如图2.2。
A：传感器离开垂直刚轴的初始距离，B：传感器移动的距离，C：实际测得车轮的直径，D：车轮的标准直径。
图2.1 测量示意图
图2.2 系统工作示意图
图2.3 标准型踏面
3. 参考文献
[1] 黄长艺，严普强.机械工程测试技术基础[M]．北京：机械工业出版社，1996.7．
[2] 潘新民，王燕芳．微型计算机控制技术实用教程[M]．北京：电子工业出版社，2006．
[3] 冯奇斌. 一种用于尺寸测量的数控二维测量装置[J].合肥工业大学学报：自然科学版,2000,(6):1071-1072.
[4]李国厚.伺服驱动技术及其发展[J].电工技术,2000,(12):4-5.
[5] 刘平,吕国强,洪占勇.一种新型全自动二维测量系统[J].工具技术,2000,(10):29-31.
[6]陶红艳，余成波.传感器与现代检测技术[M].北京：清华大学出版社，2009.3
[7] 宋又杰.轮箍的无接触式测量[J].国外内燃机车，1977（6）
[8] 周贤全译.用EMAT装置检测铁路车轮[J].国外机车车辆工艺.1999（5）
[9] 小田博基等.车轮踏面擦伤检测装置[J].国外内燃机车，1997（6）
[10] 孙国平，沈志坚编译.国外机车车辆走行部无损检测的现状和发展[J].国外车辆工艺，1988(6)
[11] 刘国庆译.机车车辆走行部件自动化诊断[J].铁道部车辆，1994(3)
[12] 王宪译.机车车辆检修经济性的优化[J].国外内燃机机车，1993(5)
[13] Shanxi Deng, Zhanyong Hong, Guoqiang Lv and Yongyue Yang. On-line inspection system for train wheel dimensions. Journal of Physics: Conference Series 13 (2005)
[14]Kaihua WU, Zhengjie LI,Tao BAN. Online measurement for geometrical parameters of locomotive wheel set. 2009 International Conference on Optical Instruments and Technology
[15]Zhi-Feng Zhang, Zhan Gao,Yuan-Yuan Liu, Feng-Chun Jiang, Yan-Li Yang,Yu-Fen Ren, Hong-Jun Yang, Kun Yang and Xiao-Dong Zhang. Computer Vision Based Method and System for Online Measurement of Geometric Parameters of Train Wheel Sets
[16] Feng, Q.B.; Chen, S.Q.; Cui, J.Y.; Li, F.S.; Zhang, Y.J. A system for dynamically measuring the geometric parameters of wheelset. China Railway Sci. 2008, 29, 138–144.
工业机器人结构设计
1绪论 1.1工业机器人概述 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进化过程的产物，它是工业以及非工业领域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。机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。工业机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全
生产，尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，由它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，工业机械手在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用。工业机械手的结构形式开始比较简单专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。 1.2工业机器人的组成和分类 1.2.1工业机器人的组成 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等组成。各系统相互之间的关系如方框图1.1所示。 图1.1机器人组成系统
自动搬运机器人设计开题报告
本科毕业设计开题报告 题目：自动搬运机器人设计 院（系）：电气与信息工程学院 专业：电子信息工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 开题报告日期：2012年12月25日
填写说明 一、开题报告应包括下列主要内容： 1．研究目的和意义； 2．国内外发展情况(文献综述)； 3．研究/设计的目标； 4．研究/设计主要内容； 5．时间进程； 6．参考文献。 二、开题报告字数应不少于2.5千字。 三、开题报告时间应最迟应于开题答辩后一周上交。 四、若本次开题报告未通过，需在1个月内再次进行开题报告。 五、开题报告结束后，评议小组给出开题报告成绩，由教研室归档。 六、双面打印。 七、此表不够填写时，可另附页。
黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告 题目自动搬运机器人设计 1、研究目的和意义 本课题最终目的在于研制机器搬运取代人工搬运工作，由于现代工业的迅猛发展，使得机器人已被越来越多的应用到科技、生产加工、服务等各个领域，并将有着更加广泛的发展，机器人的研制和生产已迅速发殿起来的一门新兴的技术。机器人是提高生产效率、改善产品质量的重要工具。将机器人应用于生产具有如下优点: 以提高生产过程中的自动化程度，有效的完成工业生产的各种操作流程，以及人工所不能完成的一些操作，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本；以改善劳动条件，避免人身事故，在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而搬运机器人即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故；可以减轻人力，并便于有节奏的生产，代替人进行工作，直接减少人力劳作，同时由于还可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产，是现代机械工业发展的必然趋势，通过机器人及搬运机械手结构设计的分析研究，熟悉了机器人设计分析的思路和流程，了解了我国和世界其他各国机器人的发展水平和现状，认知了当今机械行业的最新前沿科技，检测了自己在分析理论和解决实际问题上的能力，为日后的研究工作打下了良好的基础。 2、国内外发展情况(文献综述) 自从20世纪60年代初人类制造出第一台工业机器人以后，机器人就显示出了极强的生命力。经过四十年的迅速发展，在工业发达国家中，工业机器人已经广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等诸多领域中。机器人的分类方法有多种，按其应用可分为，工业机器人、军用机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、空间机器人和娱乐机器人。作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人是机器人中的一个重要分支，是机器人领域的重要研究发展方向，对工业机器人运动轨迹规划和控制的研究，一直受到人们的普遍关注。工业机器人已经成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志，搬运机械人的是工业机器人的一个重要分支，它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。目前，对机器人技术的发展有最重要影响的国家是日本和美国，美国在机器人技术的综合性水平上仍处于领先地位，日本生产的机器人数量和种类则居世界首位。 我国发展机器人技术起步于20世纪70年代末，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。但是我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离。总体来说，我国仍是一个机器人设备的消费市场，行业市场处于发展壮大中，因此，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，搬运机器人就是为实现这些工序的自动化而产生的。搬运机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。国外在这方面的运用不仅在单机、专机上采用，以减轻工人的劳动强度，并和机床共同组成一个综合的数控加工系统。同时研究采用摄象机和力传感装置和微型计算机连在一起，能确定零件的方位达到准确搬运的目的。所以搬运机器人以及搬运机械手的研究发展是我国现代化工业发展的必然趋势。
机器人基础考试试题重点
（二）简答题 1.智能机器人的所谓智能的表现形式是什么？ 答:推理判断、记忆 2.机器人分为几类？ 答:首先，机器人按应用分类可分为工业机器人、极限机器人、娱乐机器人。 1)工业机器人有搬运、焊接、装配、喷漆、检验机器人，主要用于现代化的工厂和柔性加工系统中。 2)极限机器人主要是指用在人们难以进入的核电站、海底、宇宙空间进行作业的机器人，包括建筑、农业机器人。 3)娱乐机器人包括弹奏机器人、舞蹈机器人、玩具机器人等。也有根据环境而改变动作的机器人。 其次，按照控制方式机器人可分为操作机器人、程序机器人、示教机器人、智能机器人和综合机器人。 3. 机器人由哪几部分组成？ 机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交换系统、人机交换系统和控制系统。 4. 什么是自由度？ 答:人们把构建相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自由度。 5. 机器人技术参数有哪些？各参数的意义是什么？ 答:机器人技术参数有:自由度、精度、工作范围、速度、承载能力 1）自由度：是指机器人所具有的独立坐标轴的数目，不包括手爪（末端操作器）的开合自由度。在三维空间里描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度。但是，工业机器人的自由度是根据其用途而设计的，也可能小于六个自由度，也可能大于六个自由度。
2）精度：工业机器人的精度是指定位精度和重复定位精度。定位精度是指机器人手部实际到达位置与目标位置之间的差异。重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示，它是衡量一列误差值的密集度（即重复度）。 3）工作范围：是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫工作区域。 4）速度；速度和加速度是表明机器人运动特性的主要指标。 5)承载能力：是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。承载能力不仅取决于负载的质量，而且还与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关。为了安全起见，承载能力这一技术指标是指高速运行时的承载能力。通常，承载能力不仅指负载，而且还包括机器人末端操作器的质量。 6. 机器人手腕有几种？试述每种手腕结构。 答：机器人的手臂按结构形式分可分为单臂式，双臂式及悬挂式按手臂的运动形式区分，手臂有直线运动的。如手臂的伸缩，升降及横向移动，有回转运动的如手臂的左右回转上下摆动有复合运动如直线运动和回转运动的组合。2直线运动的组合2回转运动的组合。手臂回转运动机构，实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种多样的，常用的有叶片是回转缸，齿轮转动机构，链轮传动和连杆机构手臂俯仰运动机构，一般采用活塞油（气）缸与连杆机构联用来实现手臂复合运动机构，多数用于动作程度固定不变的专用机器人。 7. 机器人机座有几种？试述每种机座结构。 答：机器人几座有固定式和行走时2种 1)固定式机器人的级左右直接接地地面基础上，也可以固定在机身上 2)移动式机器人有可分为轮车机器人，有3组轮子组成的轮系四轮机器人三角论系统，全方位移动机器人，2足步行式机器人，履带行走机器人 8. 试述机器人视觉的结构及工作原理 答:机器人视觉由视觉传感器摄像机和光源控制计算器和图像处理机组成原理：由视觉传感器讲景物的光信号转换成电信号经过A/D转换成数字信号传递给图像处理器，同时光源控制器和32 摄像机控制器把把光线，距离颜色光源方向等等参数传递给图像处理器，图像处理器对图像数据做一些简单的处理将数据传递给计算机最后由计算器存储和处理。 9. 工业机器人控制方式有几种？
人工智能原理及其应用(王万森)第3版 课后习题答案
第1章人工智能概述课后题答案 1.1什么是智能?智能包含哪几种能力？ 解：智能主要是指人类的自然智能。一般认为，智能是是一种认识客观事物和运用知识解决问题的综合能力。 智能包含感知能力，记忆与思维能力，学习和自适应能力，行为能力 1.2人类有哪几种思维方式?各有什么特点？ 解：人类思维方式有形象思维、抽象思维和灵感思维 形象思维也称直感思维，是一种基于形象概念，根据感性形象认识材料，对客观对象进行处理的一种思维方式。 抽象思维也称逻辑思维，是一种基于抽象概念，根据逻辑规则对信息或知识进行处理的理性思维形式。 灵感思维也称顿悟思维，是一种显意识与潜意识相互作用的思维方式。 1.3什么是人工智能?它的研究目标是什么？ 解：从能力的角度讲，人工智能是指用人工的方法在机器（计算机）上实现智能；从学科的角度看，人工智能是一门研究如何构造智能机器或智能系统，使它能模拟、延伸和扩展人类智能的学科。 研究目标： 对智能行为有效解释的理论分析； 解释人类智能； 构造具有智能的人工产品； 1.4什么是图灵实验？图灵实验说明了什么？ 解：图灵实验可描述如下，该实验的参加者由一位测试主持人和两个被测试对象组成。其中，两个被测试对象中一个是人，另一个是机器。测试规则为：测试主持人和每个被测试对象分别位于彼此不能看见的房间中，相互之间只能通过计算机终端进行会话。测试开始后，由测试主持人向被测试对象提出各种具有智能性的问题，但不能询问测试者的物理特征。被测试对象在回答问题时,都应尽量使测试者相信自己是“人”，而另一位是”机器”。在这个前提下，要求测试主持人区分这两个被测试对象中哪个是人，哪个是机器。如果无论如何更换测试主持人和被测试对象的人，测试主持人总能分辨出人和机器的概率都小于50%，则认为该机器具有了智能。 1.5人工智能的发展经历了哪几个阶段？ 解：孕育期，形成期，知识应用期，从学派分立走向综合，智能科学技术学科的兴起
RoboCup 机器人足球仿真比赛开发设计
ＲｏｂｏＣｕｐ机器人足球仿真比赛开发设计＊ 郭叶军熊蓉吴铁军 (浙江大学控制科学与工程学系工业控制技术国家重点实验室杭州 310027) E-mail: yjguo@https://www.360docs.net/doc/df4200430.html, 摘要：机器人世界杯足球锦标赛(The Robot World Cup)，简称RoboCup，通过提供一个标准任务来促进分布式人工智能、智能机器人技术及其相关领域的研究与发展。本文在介绍RoboCup仿真环境的基础上，系统完整地介绍了客户端程序的开发设计流程，阐述了其中涉及到的一些主要问题和算法，最后简要综述目前国际上的典型高层算法结构。 关键词： RoboCup 机器人足球比赛多智能体系统 随着计算机技术的发展，分布式人工智能中多智能体系统(MAS：Multi-agent System)的理论及应用研究已经成为人工智能研究的热点。RoboCup1则是人工智能和机器人技术的一个集中体现，被认为是继深蓝战胜人类国际象棋冠军卡斯帕洛夫后的又一里程碑式挑战，目标是到2050年完全类人的机器人足球队能够战胜当时的人类足球冠军队伍。RoboCup包括多种比赛方式，主要分为软件仿真比赛和实物系列的机器人足球比赛。由于软件仿真比赛无需考虑实际的硬件复杂性，避免硬件实现的不足，可以集中于研究多智能体合作与对抗问题，因此，目前参加仿真组比赛的队伍数目最多。本文的内容涉及RoboCup仿真比赛，系统地介绍了client程序开发设计完整流程，可以作为是开发完整的RoboCup仿真程序的入门指南。 １．RoboCup仿真比赛介绍２ RoboCup仿真比赛提供了一个完全分布式控制、实时异步多智能体的环境，通过这个平台，测试各种理论、算法和Agent体系结构，在实时异步、有噪声的对抗环境下，研究多智能体间的合作和对抗问题。仿真比赛在一个标准的计算机环境内进行，采用Client/Server 方式，由RoboCup联合会提供Server系统rcsoccersim(版本8之前名为soccerserver)，参赛队编写各自的客户端程序，模拟实际足球队员进行比赛。 Rcsoccersim通过提供一个虚拟场地，对比赛全部球员和足球的移动进行仿真，以离散的方式控制比赛的进程。仿真模型引入了真实世界的很多复杂特性，诸如物体移动的随机性、感知信息和执行机构的不确定性、个人能力的物理有限性以及通讯量的受限性。Client程序则表现为多个Agent(球员)为了共同的赢球目标进行多智能体间的合作规划，因此，我们需要进行以下设计：多线程的程序结构，client和server间的同步策略，根据有限信息重构足球场上所有对象图景，Agent的底层动作设计，Agent的高层决策智能算法。 ２．程序框架和同步策略 Rcsoccersim通过UDP/IP协议和client进行通信，并没有对client的开发和运行环境提出任何其他限制，只要支持UDP/IP协议即可，因此在开发环境和使用语言上可以有多种选 * 2002年11月收到《计算机工程与应用》录用通知
管道机器人结构设计
φ700mm-φ1000mm管道机器人结构设计 在工农业生产及日常生活中，管道作为一种重要的物料运输手段，其应用范围极为广泛。管道在使用过程中，由于各种因素的影响，会产生各种各样的管道堵塞与管道故障和损伤。如果不及时的管道进行检测、维修及清理就可能产生事故，造成不必要的损失。然而，管道所处的环境往往是不易直接达到或不允许人们直接进入的，检测及清洗难度很大。因此最有效的方法之一就是利用管道机器人来实现管道内的在线检测、维修和清洗。管道机器人在我国处于发展阶段，具有广阔的市场前景。管道机器人相对于人工操作来说，有无可比拟的优势。管道机器人在计算机控制下，可进行采样、检测等动作。而单片机技术的发展，为管道机器人的方便应用提供了一个良好的基础技术。利用单片机，可以实现管道机器人的控制，是管道机器人设计中较好的选择。 通过对国内外管道机器人研究现状分析，总体看来，国内外已经在管内作业机器人领域取得了大量的成果，主要应用在管道检测、维修及空调通风管道的清洗等方面。但对于金属冶炼厂烟气输送管道中烟灰堆积层的清理这种特殊管内作业的自动化装置研究目前少有报道。因此研制适应于金属冶炼厂烟气管道烟灰清理的管道清灰机器人将具有重大的现实意义。 此次设计的管道机器人主要应用在金属冶炼厂、化工企业等烟气输送管道烟灰堆积层的清理，作为载体，通过安装不同的设备可实现排水管道的监测、清理。 编辑：林冰宁波广强机器人科技有限公司管道检测机器人是由控制器、爬行器、高清摄像头、电缆等组成。在作业的时候主要是由控制器控制爬行器搭载检测设备进入管道进行检测。检测过程中，管道机器人可以实时传输管道内部情况视频图片以供专业维修人员分析管道内部故障问题。 使用管道检测机器人的优势： 1.安全性高。使用广强管道机器人进入管道查明管道内部情况或排除管道隐患，如果是人工作业的话，往往存在较大的安全隐患，而且劳动强度高，不利于工人的健康。广强管道机器人智能作业可有效提高作业的安全性能。 2.节省人工。管道检测机器人小巧轻便，一个人即可完成作业，控制器可装载在车上，节省人工，节省空间。 3.提高效率和品质。广强管道机器人智能作业定位准确，可实时显示出日期时间、爬行器倾角（管道坡度）、气压、爬行距离（放线米数）、激光测量结果、方位角度（选配）等信息，并可通过功能键设置这些信息的显示状态；镜头视角时钟显示（管道缺陷方位定位）。 4.防护等级高，摄像头防护等级IP68，可用于5米水深，爬行器防护等级IP68，可用于10米水深，均有气密保护，材质防水防锈防腐蚀，无需担心质量问题，因为广强只做国内 最好的管道机器人。 5.高精度电缆盘，收放线互不影响，可选配长度。
智能足球实验报告
智能足球实验报告 篇一：实验报告 实验报告 这周，我们去西部自动化楼的自主机器人实验室参观了学校的自主机器人。以前看变形金刚认为机器人的无所不能太虚拟，自己对这方面也不太了解。但通过这次参观后，我对机器人有了初步了解。还记得当时看功夫足球时最后一场比赛人与机器人比赛太虚拟，但当老师给我们放RoboCup中型足球机器人比赛时，自己才感觉到原来机器人踢球也很好玩，机器人踢球也并不虚拟。这次参观并近距离接触后，才知道机器人是怎样踢球的。我看到机器人内部有各种传感器、控制器，机器人就靠这些传感器构成了其里面的各个系统，比如视觉系统，通讯系统等等，它们靠着这些系统在无外界人为信息输入和控制的条件下，独立完成踢球的任务。而且通过老师播放的视频，足球机器人比赛的精彩程度不亚于真实的比赛。随着机器人的不断发展，我想人机大战将很快会实现。?另外，我们还参观了服务机器人，听老师介绍，这是上大自强队比赛用过的机器人。看着它的那支“手”，自己不禁感觉现代社会的科技发展确实迅猛啊！想想原来要让机器人干家务活几乎是天方夜谭，这几乎是不可能办到的事，但现在，一切皆有可能呀！不禁让人感慨啊！而且听老师讲服务机器人的应用范围很广，不仅仅做家务还
可从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。他可以是护士的助手，可以是智能轮椅，还可以······而且看了几段上大服务机器人的比赛，对他们能识别不同的环境大为吃惊，不仅仅是主人，物品，甚至连房间的路径也能识别，确实很棒。我想，随着社会的发展，机器人将无处不在，在社会的各个领域都会出现他的身影。 尽管家庭机器人尚未完全产业化，但我想今天的机器人就像２０年前的微型计算机一样，作为计算机技术及现代ＩＴ综合技术的一个必然延伸，家庭机器人技术将以前所未有的速度实现突破和发展。在不久的将来，社会会因机器人发展而发展，人们的生活也会因机器人的改变而改变。 或许我们现在也会因机自主器人这门课而改变些什么吧！拭目以待吧！ 智能自主足球机器人系统的关键技术有机器人控制系统的体系结构、移动机器人自定位、实时视觉、多机器人传感器融合、多机器人协作、机器人的学习等多项关键技术。全自主机器人足球比赛的特点是每个机器人完全自治，即每个机器人必须自带各种传感器、控制器、驱动器、电源等设备。比赛中，各机器人队不允许使用全局视觉，也不允许人为的干预。 ? 篇二：智能足球机器人论文
家庭服务机器人系统设计与研究
家庭服务机器人系统设计与研究 秦志强，喻品 （深圳中科鸥鹏智能科技有限公司， 深圳， 518067） 摘要 本文着眼于家庭服务机器人的路径规划，在铺满RFID地板的智能家居环境 中，机器人依靠RFID读卡器和电子罗盘，能够准确判断自身位置并在目标位置的 指引下调整前进方向。而依靠红外测距传感器，机器人可以探测周围障碍并在一 定范围内寻找合适路径。机器人实际工作结果表明，在我们的策略下，机器人能 够在智能家居环境中准确地完成各种任务，并体现出较强的自主决策能力。 关键词 服务机器人；路径规划；智能家居；自主决策 The Design and Research on Domestic Service Robot Zhiqiang Qin, Pin Yu (ShenZhen CAS Intelligent Technology Co., Ltd, ShenZhen, 518067) Abstract This article emphasis on path planning of domestic service robot. In a smart home environment that the floor is covered with RFID plate, a robot can determine its own position and adjust its direction with the help of RFID reader and electronic compass. And relying on infrared sensor, it can also detect the barrier within a certain range. As the result of the actual work of the robot shows that it can finish kinds of work in a smart home environment with our strategies, and it shows strong ability of making independent decisions. key words service robot; path planning; smart home environment; making independent decisions 引言 随着人工智能和传感器技术的发展，机器人技术取得了长足的进步。智能服务机器人已经开始影响人们的生活，同时人们也对机器人提出了更高的要求。服务机器人目前尚无严格统一的定义，国际机器人联合会（International Federation of Robotics， IFR）给出的初步定义是：服务机器人是一种半自动或全自动机器人，它能服务于人类或某些设备，但不包括制造业务。IFR的调研结果显示，服务机器人产业的市场在不断扩大，各种专用服务机器人的销售数量都在逐年提升。保守估计2012到2015年间，世界范围内具有专业用途的服务机器人的安装数量将会多达9.38万，而个人使用的机器人的交易数量将会接近1560万[1]。随着全球老龄化的来临，社会和家庭负担都在加重，家庭服务机器人将会扮演越来越重要的角色。当前，大部分的家庭服务机器人都不具备行走功能或只具有简单的避障能力，因此，机器人路径规划成为当前研究的重要课题。 1相关研究 机器人是人们为完成某种特定或一般性任务而设计的机器，所以为人类工作是机器人的使命。自从机器人的概念诞生开始，人们对服务机器人的研究就没有停歇过，并且服务机器人一直在朝着智能化方向发展。肖雄军和蔡自兴系统地归纳了服务机器人的发展现状和发展趋势，并提出了一些发展思路和要点[2]。Fei Lu等构建了一个面向家庭服务机器人的智能空间系统，提出了这一系统的一些关键技术，并详细介绍了家庭服务机器人能够提供的智能而灵活的服务[3]。徐海黎等构建了基于ZigBee技术的无线传感器网络系统，研究了基于RSSI 的无线传感器网络定位方法，家庭服务机器人作为无线定位系统中的盲节点，收集邻近参考节点的坐标和RSSI值，通过CC2431定位引擎计算出自身的坐标，从而实现了移动机器人
搬运机器人设计开题报告
搬运机器人设计开题报告 毕业设计(论文)开题报告 题目4-DOF搬运机器人的结构设计 专业名称飞行器动力工程 班级学号 08033101 学生姓名 指导教师 填表日期 2012 年 3 月 12 日 说明 开题报告应结合自己课题而作，一般包括:课题依据及课题的意义、国内外研究概况及发展趋势(含文献综述)、研究内容及实验方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内容。以下填写内容可根据具体情况适当。各专业修改但每个专业填写内容应保持一致。 一、选题的依据及意义: 传统的工业机器人常用于搬运、喷漆、焊接和装配工作。工业现场的很多重体力劳动必将由机器代替,这一方面可以减轻工人的劳动强度,另一方面可以大大提高劳动生产率。搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的搬运机器人逾10万台，
被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，涉及到了力学，机械学，电器液压气压技术，自动控制技术，传感器技术，单片机技术和计算机技术等学科领域，已成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。它的优点是可以通过编程完成各种预期的任务，在自身结构和性能上有了人和机器的各自优势，尤其体现出了人工智能和适应性。 应用搬运机器人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用搬运机械人可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都有搬运机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。 可见，有效的应用搬运机械手，是发展机械工业的必然趋势机械手是提高劳动生产率,改善劳动条件,减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段,国内外都很重视它的应用和发展。搬运机器人是典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。 二、国内外研究概况及发展趋势: (1)国内现状及发展趋势 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。机器人的分类方法有多种, 按其应用可分为:工业机器人、军用机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、空间机器人和娱乐机器人。搬运机械人的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性，如图1、图2的搬运机器
(完整版)六自由度机器人结构设计
六自由度机器人结构设计、 运动学分析及仿真 学科：机电一体化 姓名：袁杰 指导老师：鹿毅 答辩日期： 2012.6 摘要 近二十年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获 得应用。我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距，因此 研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义 的。 典型的工业机器人例如焊接机器人、喷漆机器人、装配机器人等大多是固定在 生产线或加工设备旁边作业的，本论文作者在参考大量文献资料的基础上，结合项 目的要求，设计了一种小型的、固定在AGV 上以实现移动的六自由度串联机器人。 首先，作者针对机器人的设计要求提出了多个方案，对其进行分析比较，选择
其中最优的方案进行了结构设计；同时进行了运动学分析，用D-H 方法建立了坐标变换矩阵，推算了运动方程的正、逆解；用矢量积法推导了速度雅可比矩阵，并计算了包括腕点在内的一些点的位移和速度；然后借助坐标变换矩阵进行工作空间分析，作出了实际工作空间的轴剖面。这些工作为移动式机器人的结构设计、动力学分析和运动控制提供了依据。最后用ADAMS 软件进行了机器人手臂的运动学仿真，并对其结果进行了分析，对在机械设计中使用虚拟样机技术做了尝试，积累了 经验。 第1 章绪论 1.1 我国机器人研究现状 机器人是一种能够进行编程，并在自动控制下执行某种操作或移动 作业任务的机械装置。 机器人技术综合了机械工程、电子工程、计算机技术、自动控制及 人工智能等多种科学的最新研究成果，是机电一体化技术的典型代表，是当代科技发展最活跃的领域。机器人的研究、制造和应用正受到越来越多的国家的重视。近十几年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。 我国是从 20 世纪80 年代开始涉足机器人领域的研究和应用的。1986年，我国开展了“七五”机器人攻关计划。1987 年，我国的“863”计划将机器人方面的研究列入其中。目前，我国从事机器人的应用开发的主要是高校和有关科研院所。最初我国在机器人技术方面的主要
家用服务机器人的结构设计与开发
家用服务机器人的结构设计与开发 【摘要】介绍多功能家居服务机器人的组成、主要性能参数和机器人的运动分析，进行了结构设计和控制系统的设计。可通过程序或手柄遥控两种方法来控制机器人的所有运动，实现对室内物品的夹取和整理，并运送到指定位置，以更好的方便人们生活。 【关键词】服务型机器人；六自由度；程序控制 机器人学的进步与应用是二十世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义的自动化，尤其在当今的工业制造中，机器人学已取得了伟大的成就。进入二十一世纪，人们越来越感受到机器人已经深入到人们生产、生活和社会各个领域。当前社会家庭服务也迫切需要，一方面社会老龄化越来越严重，使很多老人需要被照顾，使社会保障和服务的需求也变的更大，老龄化的家庭结构会使很多的的年轻家庭压力增大，而且工作的压力和生活节奏的加快，也使得年轻人没有更多的时间陪伴自己的孩子，随之使家庭服务机器人市场变的更大。另一方面，服务型机器人将会广泛地代替人力从事各种工作，使人类从繁重的、重复单调的、有害健康和危险的生产作业中解放出来。 1.家用服务机器人的主要功能 该家用服务机器人机械手爪有夹紧和松开物件的功能，由五个电机驱动五个自由度的运动，由一个电机控制手爪的夹紧和松开以及两个电机驱动四轮小车后轮。这样既可实现整体的旋转、水平、垂直运动及手爪的倾斜、旋转、夹紧、松开运动，也可实现机器人在地面上的空间全方位运动。该机器人可通过手柄遥控控制，也可通过程序自动控制。从手柄遥控或程序发出控制信号到各个相应的接收器，再从接收器传给各个电机，驱动小车以及机器人的运动方向或行程，从而机械手可以夹取或放置物件。多功能家居整理机器人大多是代替人上肢的部分功能，按给定的操作、轨迹和要求进行工作。具体功能模块如图1。 2.家用服务机器人的总体结构 总体结构主要由执行系统、驱动系统、控制系统及检测系统组成。执行系统是多功能家用机器人完成抓取工件，实现各种运动所必需的机械部件，它包括手部、腕部、机身和行走机构等.驱动系统为执行系统各部件提供动力，并驱动其动力的装置。常用的机械传动、液压传动、气压传动和电传动。控制系统是通过对驱动系统的控制，使执行系统按照规定的要求进行工作，当发生错误或故障时发出报警信号。检测系统的作用是通过各种检测装置、传感装置检测执行机构的运动情况，根据需要反馈给控制系统，与设定进行比较，以保证运动符合要求。另外本机还有配重系统，由于自重、承重较大，工作时运动惯性亦较大，为使小臂接近静平衡，将伺服电动机组件、齿形带轮等大质量零部件布置在与腕部相对的另一端。底部小车的主体结构包括底盘、车身、转向机构等，对于小车而言，转向机构与驱动系统的设计是很重要的，只有严格按照阿克曼原理设计出合理的
工业机器人的控制系统设计开题报告 (116)
学号: 20131516 开题报告 工业机器人的控制系统设计
1：背景 1.1机器人在工业生产的广泛应用 自从20 世纪60 年代初人类创造了第一台工业机器人以后，机器人就显示出它极大的生命力，经过四十多年的发展，工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造业中，尤其是在汽车产业中，工业机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造(冲压、压铸、锻造等)、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中，机器人都已逐步取代了人工作业。目前，汽车制造业是制造业所有行业中人均拥有工业机器人密度最高的行业，如，2004 年德国制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量为162 台，而在汽车制造业中每1 万名工人中拥有工业机器人的数量则为1140 台；意大利的这一数值更能说明问题，2004 年意大利制造业中每1 万名工人中拥有工业机器人的数量为123台，而在汽车制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量则高达1600 台。随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高，机器人的应用范周还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到其他制造业，进而推广到机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业生产中，弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。2005 年，亚洲地区电子电气行业对工业机器人的需求仅次于汽车及汽车零部件制造业，其占所有行业总需求的比例为31%；而在欧洲地区橡胶及塑料工业对工业机器人的需求则远远超过电子电气行业而排名第二位；美洲地区由于汽车及汽车零部件制造业对工业机器人的需求遥遥领先，所以金属制品业(包括机械)、橡胶及塑料工业以及电子电气行业对工业机器人的需求比例相当，均在7% 左右。另外诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。此外，在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多，如无人侦察机(飞行器)、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实 例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。而且，随着人类生活水平的提高及文化生活的日益丰富多彩，未来各种专业服务机器人和家庭用消费机器人将不断贴近人类生活，其市场的繁荣兴旺将指日可待。 1.2工业机器人的发展趋势 新的市场和新的需求为工业机器人的发展提供了新的机遇。敏捷制造的基本思想是企业能迅速将其组织和装备重组,快速响应市场变化,生产出满足用户需求的个性化产品。敏捷制造要求企业底层的生产设备具有柔性和可动态重组的能力。机器人是一种具有高度柔性的自动化生产设备。如果我们站在更高的层次,将机器人视为一种有“感知、思维和行动”的机器,那么,敏捷生产设备就应当是新一代机器人化的机器。这将为工业机器人的发展提出更高的要求。这要求着工业机器人朝着以下几种方式发展。 朝着标准化方向发展 提高运动速度和运动精度,减轻重量和减少安装占用空间,必将导致工业机器人功能部件的标准化和模块组合化(它可以分为机械模块、信息检测模块、和控制模块等) ,降低制造成本和提高可靠性。近年来,世界各国注意发展组合式机器人。它是采用标准化的组合件拼装而成的。目前,国外已经研制和生产了各种不同的标准组件。除了机器人用的各种伺服电机、传感器外,手臂、手腕和机身的结构也已经标准化了,如臂伸缩轴、臂升降轴、臂俯仰轴、臂摆动轴;转轴、摆动轴、固定台身、机座、移动轴。 研究新型机器人结构 随着工业机器人作业精度的提高和作业环境的复杂化,应开发新型微动机构保证动作;开发多关节、多自由度的手臂和手指,研制新型的行走机构等以适应复杂的作业环境。 朝着智能化方向发展 在多品种,小批量生产的柔性制造自动化技术中,特别是机器人自动装配技术中,工业机器人对外部环境和对象物体有自适应能力,即具有一定的“智能”,是指机器人具有感觉、知觉等,即有很强的检测功能和判断功能。为此,必须开发类似人类感觉器官的传感器(如触觉传感器、视觉传感器、测距传感器等) ,发展多传感器的信息融合技术。通过各种传感器得到关
履带式机器人结构设计
摘要 在微小型履带机器人方面美国走在了世界的前列，代表机器人有Packbot机器人，Talon机器人，NUGV等。 我国微小型机器人的研究和开发晚于西方的一些发达国家，我国是从20世纪80年代开始机器人领域的研究的。其中具有代表性的有中国科学院研制的复合移动机器人“灵晰-B”型排爆机器人，“龙卫士Dragon Guard X3B 反恐机器人”，“JW-901 排爆机器人”等。 此设计的目的设计结构新颖，能实现过坑、越障等动作。通过在机器人机架上加装其他功能的模块来实现不同的使用功能，本研究的意义是为机器人提供一个动力输出平台，为开发各种功能的机器人提供基础平台。 此设计移动方案的选择是采用了履带式驱动结构。结构整体使用模块化设计，以便后续拆卸维修，可以适应于各种复杂的路面，并可主动控制前后两侧摇臂的转动来调节机器人的运动姿态，从而达到辅助过坑、越障等动作。经过合理的设计后机器人将具有很好的环境适应能力、机动能力并能承受一定的掉落冲击，此设计的移动机构主要由四部分组成：主动轮减速机构、翼板转动机构、自适应路面执行机构、履带及履带轮运动机构。 关键词：履带机器人;履带移动机构;模块化设计
Abstract In terms of micro small crawler robots walk in the forefront of the world in the United States, on behalf of the robot has disposal robot, Talon robot, NUGV, etc. Miniature robot research and development in our country later than some developed western countries, our country from the 1980 s began to research in the field of robot. One of the typical composite mobile robot developed by the Chinese academy of sciences \"norm of spirit - B\" type eod robots, \"Dragon Guard Dragon Guard X3B anti-terrorism robot\", \"JW - 901 eod robot\", etc. The design is novel, the purpose of this design can achieve pit, surmounting obstacles. Through in the robot arm with other function modules to realize different use function, the significance of this study is to provide a power output for robot platform, provides the basis for the development of all sorts of function of robot platform. This design is the choice of mobile solutions adopted crawler drive structure. Structure of the overall use of modular design, in order to follow-up maintenance, removal can be adapted to various complicated road, and can turn on either side of the rocker arm before and after active control to regulate the robot's motion, so as to achieve auxiliary pit, surmounting obstacles. After reasonable design robots will have good environmental adaptability, mobility and can absorb a certain amount of drop impact, this design of the mobile mechanism is mainly composed of four parts: the driving wheel deceleration institutions, wing rotating mechanism, adaptive pavement actuators, track and track wheel motion mechanism. Keywords: tracked robot; tracked mobile mechanism;the modular design
机器人机械手的设计要求要点
机械手的设计要求 机械手总体结构的类型 工业机器人的结构形式主要有直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下。 1.直角坐标机器人结构 直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的.由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机器人有可能达到很高的位置精度（μm级）。但是，这种直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲，是比较小的。因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。 直角坐标机器人的工作空间为一空间长方体。直角坐标机器人主要用于装配作业及搬运作业，直角坐标机器人有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。 2.圆柱坐标机器人结构 圆柱坐标机器人的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的。这种机器人构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。其工作空间是一个圆柱状的空间。 3. 球坐标机器人结构 球坐标机器人的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的。这种机器人结构简单、成本较低，但精度不很高。主要应用于搬运作业。其工作空间是一个类球形的空间。 4. 关节型机器人结构 关节型机器人的空间运动是由三个回转运动实现的。关节型机器人动作灵活，结构紧凑，占地面积小。相对机器人本体尺寸，其工作空间比较大。此种机器人在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业，都广泛采用这
种类型的机器人。 手臂的设计要求 机器人手臂的作用，是在一定的载荷和一定的速度下，实现在机器人所要求的工作空间内的运动。在进行机器人手臂设计时，要遵循下述原则； 1.应尽可能使机器人手臂各关节轴相互平行；相互垂直的轴应尽可能相交于一点，这样可以使机器人运动学正逆运算简化，有利于机器人的控制。 2.机器人手臂的结构尺寸应满足机器人工作空间的要求。工作空间的形状和大小与机器人手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。但机器人手臂末端工作空间并没有考虑机器人手腕的空间姿态要求，如果对机器人手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。 3.为了提高机器人的运动速度与控制精度，应在保证机器人手臂有足够强度和刚度的条件下，尽可能在结构上、材料上设法减轻手臂的重量。力求选用高强度的轻质材料，通常选用高强度铝合金制造机器人手臂。目前，在国外，也在研究用碳纤维复合材料制造机器人手臂。碳纤维复合材料抗拉强度高，抗振性好，比重小（其比重相当于钢的1/4，相当于铝合金的2/3），但是，其价格昂贵，且在性能稳定性及制造复杂形状工件的工艺上尚存在问题，故还未能在生产实际中推广应用。目前比较有效的办法是用有限元法进行机器人手臂结构的优化设计。在保证所需强度与刚度的情况下，减轻机器人手臂的重量。 4.机器人各关节的轴承间隙要尽可能小，以减小机械间隙所造成的运动误差。因此，各关节都应有工作可靠、便于调整的轴承间隙调整机构。 5.机器人的手臂相对其关节回转轴应尽可能在重量上平衡，这对减小电机负载和提高机器人手臂运动的响应速度是非常有利的。在设计机器人的手臂时，应尽可能利用在机器人上安装的机电元器件与装置的重量来减小机器人手臂的不平衡重量，必要时还要设计平衡机构来平衡手臂残余的不平衡重量。 6.机器人手臂在结构上要考虑各关节的限位开关和具有一定缓冲能力的机械限位块，以及驱动装置，传动机构及其它元件的安装。 腰座结构的设计要求