【精品毕设】FPGA的机器人设计系统

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【精品毕设】FPGA的机器人设计系统

本科毕业设计(论文)

题目: 基于FPGA的六足仿生机器人控制

系统设计

姓名: 李国超

学院: 机械电子工程学院

专业: 测控技术与仪器

班级: 1003071 学号: 100307110 指导教师: 姜树海职称:副教授

二○一 4 年 5月 15 日

摘要

六足仿生机器人因其很好的复杂地形适应能力,被越来越多的运用在野外侦查、救灾抢险中。由于六足仿生机器人在这方面的出色表现,科研人员们对六足机器人的研究也越来多。本课题将多足昆虫的行为学研究成果,融入到六足仿生机器人的设计与控制中,开发能在复杂自然环境中灵活运动的六足仿生机器人,对执行野外侦查、减灾救援等具有重大现实意义,对仿生机器人的发展具有重要的实际意义[1]。

六足仿生机器人嵌入式控制系统包括两个部分,第一部分是在Nios II 处理器内以软件方式实现,采用 C 语言编写应用程序,主要功能是实现机器人直行、转弯。第二部分是在FPGA 芯片内完成系统复位,串口收发等模块的实现,以及Nios II 的例化和周边I/O 信号读取与输出。硬件实现计算简单且计算速度较快,有多组并行处理的能力。采用Verilog HDL硬件描述语言实现硬件代码的编写。论文以Bioloid 公司生产的智能伺服舵机AX-12 组成六足机器人架构,利用内嵌Nios II 处理器的FPGA 控制实现机器人完成各种动作。研究采用Quartus II软件实现设计输入和硬件配置,使用Quartus II 中的SOPC Builer 构架SOPC 系统,实现了Nios II 处理器核、SDRAM 控制器、EPCS 控制器、PLL、232UART等的配置。六足仿生机器人的软件开发过程是利用软件开发工具Nios II 9.1Software Build Tools for Eclipse(简称EDS),对硬件系统中组件的驱动及应用程序进行设计。[1]鉴于课题的前期工作基础,设计实现了六足仿生机器人嵌入式控制系统,并进行了整机测试,测试结果表明:机器人实现单舵机灵活控制和多舵机协调控制,机器人行走平稳,达到预期要求。

关键词:六足;仿生机器人;控制;FPGA;SOPC

Research on Embedded Control System for Hexapod Bionic

Robot Based on FPGA

Abstract

More and more hexapod bionic robot is apply to field investigation, mitigation rescue with the good ability of adaptation to complex terrain.Because of the good behave of hexapod bionic robot in this field,more and more research specialist staff begain to research on hexapod bionic robot.So make themyriapod insect behavior studies results into robot design and control, development hexapod bionic robot flexible movement in complex natural environment to implementation of field investigation, mitigation rescue is great practical

significance and important practical significance to development of bionic robot.

On the basis of detailed analysis hexapod bionic robot control system researchstatus, Design hexapod robot embedded control system Based on SOPC (systemintegrated chip) servo control technology development environment, using FPGAembedded Nios II processor. The FPGA control chip produced by Altera Cyclone II EP2C8Q, and use SF - Nios II control panel based on this chip as robot controller. Hexapod bionic robot embedded control system consists of two parts. In the first part, Using C language Implementate functions in Nios II processor, the main function is to realize the trajectory planning of robot to go straight, turn, obstacle avoidance and temperature detection and storage and so on. The second part including complete system reset, serial transceiver module, and The Nios II instantiated and peripheral I/O signal read and output in the FPGA chip. The hardware implementation is simple and calculation speed is fast, and have a plurality of parallel processing capabilities. Hardware description language based on Verilog HDL. Based on Bioloid company production of intelligent servo steering gear of AX - 12 six-legged robot architecture, using Nios II embedded processor in FPGA to complete various actions. Hardware configuration realized by using the Quartus II software, and use the Quartus II SOPC Builer framework of SOPC system, realized the configuration of The Nios II processor, SDRAM controller, EPCS controller, PLL, 232UART, and so on. The software development process of Hexapod bionic robot is writing hardware drivers and application program with Eclipse (EDS) and Nios II 9.1 Software. Given topic preliminary basis work, the design has realized the hexapod bionic robot embedded control system, and the whole experiment. The experimental results show that the robot to achieve single flexible control of the steering gear and coordinated control with serval servos, obstacle avoidance and detection of the external environment, steady walk , the design rechieved the expected requirements.

Keywords: Hexapod; bionic robot; control; FPGA; SOPC

目录

第一章绪论............................................. - 1 -1.1课题来源及背景.................................................. - 1 -1.2课题的研究目的及意义............................................ - 1 -1.3国内外六足仿生机器人控制系统研究现状............................ - 1 -1.4课题研究内容和主要工作.......................................... - 2 -1.5 小结 ........................................................... - 2 -第二章六足仿生机器人控制系统总体设计..................... - 3 -2.1 引言 ........................................................... - 3 -2.2 六足仿生机器人结构 ............................................. - 3 -2.3机器人步态产生.................................................. - 4 -2.4 六足仿生机器人舵机选择 ......................................... - 4 -2.5 AX-12舵机介绍.................................................. - 4 -2.5.1 AX-12 数字舵机概述及特性 ..................................... - 4 -2.5.2 AX-12 舵机通信协议 ........................................... - 5 -2.6 六足仿生机器人控制系统 ......................................... - 6 -2.7 嵌入式控制系统硬件选择 ......................................... - 7 -2.8 嵌入式控制系统软件选择 ......................................... - 8 -2.9 小结 ........................................................... - 8 -第 3 章嵌入式控制系统硬件设计 ........................... - 9 -3.1 引言 ........................................................... - 9 -3.2 六足仿生机器人嵌入式控制系统硬件结构 ........................... - 9 -3.3 FPGA开发板结构和外围接口资源.................................. - 10 -3.3.1 睿智 FPGA 开发板硬件资源 .................................... - 10 -3.3.2 设计用到的板载接口资源电路 .................................. - 11 -3.4 建立 Quartus II 工程 .......................................... - 14 -3.5 SOPC设计...................................................... - 14 -3.5.1 SDRAM 控制器配置 ............................................ - 15 -

工业机器人设计(大四机器人课设作业)(DOC)

“工业机器人”设计大作业 作品题目:货物装卸机器人 专业:机械设计制造及其自动化 姓名:班级:学号: 姓名:班级:学号: 姓名:班级:学号: 指导教师:陈明

1 前言 货物装卸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。货物装卸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货物装卸工作,大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的货物装卸机器人愈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、码垛货物装卸、集装箱等的自动货物装卸。部分发达国家已制定出人工货物装卸的最大限度,超过限度的必须由货物装卸机器人来完成。装卸货物装卸是物流的功能要素之一,在物流系统中发生的频率很高 2 设计方案论证 本课题通过对货物装卸机器人工作对象及工作场所的分析研究,深入了解其工作是 如何进行,各部分零部件应该如何运行以及如何紧密配合,先确定其总体结构再对主要 零部件进行设计计算确定其尺寸大小以及确定电机型号。 2.1 基本思想 (1)设计要考虑要求和工作环境的限制。 (2)考虑到货物装卸货物时所需要精确度不是很高,为了简化结构,境地成本,采用 角铁焊接结构。 (3)为了满足设计要求,须设计三个独立的电机驱动系统,各部分之间通过计算 机控制、协调工作。 (4)本次设计只是该题目的机械部分,而对应控制部件的考虑较少。 3 仓库货物装卸机器人的设计计算 3.1 货物装载伸缩装置的设计 3.1.1 确定传动方案 我们所学的传动方式有以下几种:带传动、链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动和钢 丝绳传动等,一般地说,啮合传动传递功率的能力高于摩擦传动;蜗轮传动工作的发热 情况较为严重,因而传动的功率不宜过大;摩擦轮传动由于必须有足够的压紧力,故而 在传递同一圆周力时,其压轴力比齿轮传动的大几倍,因而不宜用于大功率传动。带传

一种智能机器人系统设计和实现.

一种智能机器人系统设计和实现 我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人,它给人的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的"活物".其实,这个自控"活物"的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂。智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器,如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外,它还有效应器,作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉,或称自整步电动机,它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。我们称这种机器人为自控机器人,以便使它同前面谈到的机器人区分开来。它是控制论产生的结果,控制论主张这样的事实:生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的。正像一个智能机器人制造者所说的,机器人是一种系统的功能描述,这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到,现在它们已经成了我们自己能够制造的东西了 嵌入式是一种专用的计算机系统,作为装置或设备的一部分。通常,嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上,所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统,有些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术近年来得到了飞速的发展,但是嵌入式产业涉及的领域非常广泛,彼此之间的特点也相当明显。例如很多行业:手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视…… 1 智能机器人系统机械平台的搭建 智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构,以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制,这种控制不仅要包括有位置控制,而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键,也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程,而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。 机器人前部为一四杆机构,使前轮能够在一定范围内调节其高度,主要功能是在机器人前部遇障碍时,前向连杆机构随车轮上抬,而遇到下凹障碍时前车轮先下降着地,以减小震动,提高整机平稳性。在主体的左右两侧,分别配置了平行四边形侧向被动适应机构,该平行四边形机构与主体之间通过铰链与其相连接,是小车行进的主要动力来源。利用两侧平行四边形可任意角度变形的特点,实现自适应各种障碍路面的效果。改变平行四边形机构的角度,可使左右两侧车轮充分与地面接触,使机器人的6个轮子受力尽量均匀,加强机器人对不同路面的适应能力,更加平稳地越过障碍,并且更好地保证整车的平衡性。主体机构主要起到支撑与连接机器人各个部分的作用,同时,整个机器人

智能聊天机器人

智能聊天机器人(小黄鸭)软件开发 课程名:模糊系统 小组成员:曹杰何敢谢新明 任课教师:於世为

目录 目录 ............................................................................................. 错误!未定义书签。 一、小黄鸭的背景 (2) 二、小黄鸭的原理 (2) 2.1 训练 (2) 2.1.1分词方法 (2) 2.1.2词库设计 (3) 2.2 匹配 (4) 三、属于自己的小黄鸭制作(简要步骤+截图说明) (6) 3.1 代码编写 (6) 3.2构建运行环境 (6) 3.3申请获取官方API Key (6) 3.4生成项目 (6) 3.5修改源代码 (6) 3.6修改项目其他项 (6) 四、文档附件说明 (7) 五、小黄鸭代码(含小组接口设计) (12) 5.1 AboutBox1.cs文件 (12) 5.2Form1.cs文件 (13) 5.3Program.cs文件 (17) 5.4 Simjosn.cs文件 (22) 5.5 AssemblyInfo.cs文件 (23) 5.6 AboutBox1.Designer.cs文件 (23) 六、总结 (29) 、

一、小黄鸭的背景 小黄鸭是根据人人网上的小黄鸡为模板,而进行的一个开发,小黄鸭与小黄鸡应该来说是一样的,小黄鸭智能聊天机器人也是一样采用通过调用韩国智能聊天机器人Simsimi的数据库来,当然,前提是获取到了网络接口(这个应该很容易),进而实现计算机和软件之间的通信 二、小黄鸭的原理 AI聊天机器人小黄鸡的工作可以被分成两个部分:训练+匹配。(其实很多AI的东西都可以被这么划分,比如人脸识别,语音识别等等) 2.1 训练 Simsimi中的“教学”,就是训练的过程,目的在于构建或是丰富词库。 流程描述如下: S1:用户通过教学界面向系统提出一个话题与相应应答; S2:系统对该话题进行分词,判断该话题在系统知识库中应存放的位置; S3:在系统知识库中添加该话题及相应应答。 可以看到,这里涉及到两个问题:给出一个话题,系统是如何分词的?词库要如何设计才能又快又准地应答? 2.1.1分词方法 有人认为我教小黄鸭“埃菲尔铁塔上45度角仰望星空”回答是“呵呵”,那下次它再看到“埃菲尔铁塔上45度角仰望星空”整句话的时候才会有相应回答。但实际上,下次只要它看到“埃菲尔铁塔”就会“呵呵”了好嘛。 这是因为聊天机器人的存储并不以句子为单位(那样太费时费空间),而是以词。于是,分词,几乎成为聊天机器人的核心。 英文分词好说,人家用空格什么的就搞定了,但中文不一样,对于一句话,人们可以用自己的认识区分词语,而机器人要怎么做,就是中文分词算法的研究范畴了。

多用途气动机器人结构设计说明书

第一章引言 1.1 工业机械手概述 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。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平,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,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。因此,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引用。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引用。 气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质李源极为方便,输出力小,气动动作迅速,结构简单,成本低。但是,由于空气具有可压缩的特性,工作速度的稳定性较差,冲击大,而且气源压力较低,抓重一般在30公斤以下,在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大,所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。 气动技术有以下优点: (1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低,工作介质提取容易,而后排入大气,处理方便,一般不需设置回收管道和容器:介质清洁,管道不易堵存在介质变质及补充的问题. (2)阻力损失和泄漏较小,在压缩空气的输送过程中,阻力损失较小(一般不卜浇塞仅为油路的千分之 一),空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样,造成压力明显降低和严重污染。 (3)动作迅速,反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护,便于自动控制。 (4)能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中,因此,发生突然断电等情况时,机器及其工艺流程不致突然中断。 (5)工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中,气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越,而且不会因温度变化影响传动及控制性能。 (6)成本低廉。由于气动系统工作压力较低,因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求,制造容易,成本较低。传统观点认为:由于气体具有可压缩性,因此,在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难(尤其在高速情况下,似乎更难想象)。此外气源工作压力较低,抓举力较小。虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受,而且对于不太复杂的机械手,用气动元件组成的控制系统己被接受,但由于气动机器人这一体系己经取得的一系列重要进展过去介绍得不够,因此在工业自动化领域里,对气动机械手、气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。 1.2 气动机械手的设计要求 1.2.2 课题的设计要求 本课题将要完成的主要任务如下: (1)机械手为通用机械手,因此相对于专用机械手来说,它的适用面相对较广。 (2)选取机械手的座标型式和自由度。

关于智能扫地机器人的市场调查报告以及总体设计

关于智能扫地机器人的市场调查报告以及总体设计 杨浩荣王健聪 (北京理工大学珠海学院电气工程及其自动化系) 引言:机器人技术作为20世纪最伟大的发明之一,自上世纪60年代问世以来,已获得巨大的进步。在机器人技术不断成熟的今天,机器人在工业领域大放异彩的同时,它已快速地在农业、军事、服务等非工业领域不断拓展,并取得一定的成果。 关键词:市场需求智能扫地机器人寻路算法 Market research report on intelligent robot sweeps the floor, and the overall design Yang Haorong Wang Jianlin Abstract:robot technology as one of the greatest inventions of the 20th century, since the 1960 s, has acquired great progress. In today's robot technology continues to mature, to shine in the field of industrial robot at the same time, it has quickly in non-industrial sectors such as agriculture, military and service development, and achieved certain results. Key words: market demand intelligent sweeping robot pathfinding algorithm 1.市场需求及其调查: 作为新兴的朝阳产业,机器人出现的时间虽然短暂,但是对社会的影响是巨大的,对人类的影响也是深远的。其中,服务型机器人因更为贴近人类的生活已经有越来越多的大企业把目光投注到服务型机器人上,并制定了一些列的产品开发战略规划,产品内容包括从提供家庭日常服务的机器人到机器人玩具。尤其是玩具机器人,因为技术起点相对低,目前已成为诸多大的生产厂家的追逐热点。 服务型机器人,如今的定义尚未统一。服务型机器人的范围很广。 为了更高地了解人们对服务型机器人的了解与期望,我们进行了问卷调查,调查结果如下:

对话机器人

机器人概论课程论文论文题目:对话机器人

摘要:对话机器人可以解决空巢老人或者一些住院者的无人倾诉的问题。本文简单的介绍了对话机器人的工作原理,包括机器人“耳朵”的构造以及机器人对“听到”的句子进行“思考”并作出回答的过程。 关键词:口语对话系统,句子相似度,聊天语句库 Abstract:A conversation robot can solve some problems that the old of empty nest or the people in hospital can talk to nobody. This paper simply introduce the operating principle of conversation robot, such as the construction of a robot’s ear, and the process of a robot hears sentences and answer it. Keyword: conversational system, the similarity of sentence, chat statement repertioy 一.机器人的听觉 对于人来说,听觉是由声波传入到耳膜,引起听觉神经的冲动,继而传入到大脑的听觉区的过程。对于机器人来说,它的耳朵则是一家无线电接收机,声音通过录音机或微音器而传入“大脑”。 要使机器人的听觉比人的听觉更灵敏的话,可以采用一种叫做钛酸钡的压电材料做机器人的耳朵。这样,即使是很细小的东西(如

火柴棍)反射回来的声波都能被很准确的听到。如果用来监听粮库,就算在二到三公斤的粮食堆的一条小虫的爬行声音也能被听到。 当压电材料受到压力 或拉力的时候,会产生电 压,而这种电压能够使电路 发生变化,这种特性就叫做 就会产生不断变化的电压,而不断变化的电压又会产生不断变化的电流,电流又经过放大器放大,继而送入计算机中,这样机器人就有了听觉系统。 图2所示为机器人的听觉原 理图。声波通过MIC-1到MIC-4 这四个由压电材料所构成的传感 器传入电路板中的工作区,再经 过放大器处理,从USB 接口传入 到电脑中。 二. 机器人的口语对话 1. 对话的分类 和机器人的对话大概分为三类,分别为机器人主导对话(由机器人完全主导对话流程,向用户提出问题并让用户回答,但是灵活度不高,过程比较死板,对话的成功率比较高),用户主导对话(对话流程完全由用户主导,用户提出问题由机器人回答。

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

机器人设计

《机器人技术》讨论 ——机器人设计 姓名:毛振卿田宇杜家正吉书靖 讨论组的每人贡献:毛振卿15% 田宇40% 杜家正30% 吉书靖15% 指导教师:李艳文 2017年9月

目录 1 机器人系统的设计方法 (1) 1.1 机器人系统设计的基本原则 (1) 1.1.1机器人设计的整体性原则 (1) 1.1.2控制系统设计优先于机械结构设计(理论设计优先于实际设计)原 则 (1) 1.2机器人系统设计的阶段 (1) 1.2.1总体方案设计 (1) 1.2.2详细设计 (1) 1.2.3制造、安装、调试和编写设计文档 (3) 2 机器人系统的表达方法 (3) 2.1 位姿描述 (3) 2.2 运动轨迹 (3) 3 应用举例 (3) 3.1设计目的和任务 (3) 3.2机器人系统所在工作环境 (4) 3.3机器人系统的工作要求 (4) 3.4机器人的自由度及运动范围 (5) 3.4.1. 初步分析 (5) 3.4.2. 仔细分析 (5) 3.4.3. 确定技术参数 (5) 3.5控制系统总体方案 (5) 3.6驱动方式的选择 (6) 3.7机械部分设计 (7) 3.7.1. 采用关节型操作机 (7) 3.7.2. 腰部结构设计 (7) 3.7.3. 臂部结构设计 (7) 3.7.4. 腕部结构设计 (7) 3.7.5. 传动部分 (7)

摘要:机器人系统是一个典型的完整机电一体化系统,是一个包括机械结构、控制系统、传感器等的整体。对于机器人这样一个结合了机械、电子、控制的系统,在设计时首先要考虑的是机器人的整体性、整体功能和整体参数,然后再对局部细节进行设计。 前言:本报告研究了机器人系统的设计方法,需要考虑的各方面因素,从总体到细节,以及对于机器人系统的表达方式。最后给出了理论在实际方面的应用案例。 1机器人系统的设计方法 1.1机器人系统设计的基本原则 1.1.1机器人设计的整体性原则 (1)机器人系统任何一个部件或者子模块的设计都会对机器人的整体功能和性能产生重要的影响。 (2)机器人的工作环境对机器人的整体设计也有较大影响。如果机器人用在宇宙空间的环境里,那么无论是机械结构设计还是控制系统都要考虑温度的变化、重力的影响或者电磁干扰强度等;若机器人工作在颠簸的环境,那么机械结构及控制系统的整体抗振则是设计时要注意的;若机器人用于医疗领域,则对机器人的噪声污染有着严格的要求。 1.1.2控制系统设计优先于机械结构设计(理论设计优先于实际设计)原则 设计机器人之初,首先考虑的是机器人要实现的功能,然后根据功能要求来设计机器人的性能参数。控制系统的设计更多的是对现有资源的整合和集成,总体方案设计完成之后,先确定控制系统的基本方案,在进行理论推导及实验仿真等验证是否满足设计要求后,根据控制硬件的尺寸才能进行机械结构设计。 这一设计原则的缺点是机械设计部分放在最后,机械加工周期影响了机器人的总体研制速度,总体设计周期比较长。 1.2机器人系统设计的阶段 机器人系统的设计一般可以分成以下三个阶段: 1.2.1总体方案设计 首先明确机器人的设计目的,根据设计目的确定机器人的功能要求。 然后由功能要求设计者就可以明确机器人的设计参数。设计参数对机器人而言是表征设计方案的关键物理参数,其可以表示为机器人的各个子模块组件。讲设计参数以集合的方式表示则可以表述为总体的设计方案。 最后是进行方案比较,在初步提出的若干方案中通过对工艺生产、技术和价值分析之后选择最佳方案。 1.2.2详细设计 在总体方案确定之后,根据控制系统设计优先于机械结构设计原则,首先要做

机器人系统设计毕业版

2 机器人点焊系统电气控制部分的组成和原理 2.1 机器人点焊系统电气控制部分的组成 机器人点焊系统由机器人系统、夹具系统、转台系统和焊接系统构成,工作站采用PROFIBUS+数字I/O实现彼此通信[3]。该系统电气结构如图2.1所示。 图2.1 机器人点焊系统电气结构图 2.2 机器人点焊系统的电气控制原理 系统上电,初始化机器人的状态,主要包括机器人是否在原位,机器人工作是否完成;系统的水、气、光栅是否正常。系统和生产线控制器通讯,获取和机器人工作站有关的生产线的多个状态,如输送线是否处于自动状态;相关传感器的信号是否正常等。对于安全信号,则分等级处理,重要的安全信号通过和机器人的硬线连接,引起机器人急停;级别较低的安全信号通过PLC给机器人发“外

部停止”命令。系统的任务选择是由线控制器完成的,输送线控制器通过传感器来确定车型并通过编码方式向机器人点焊工作站发出相应的工作任务,点焊控制器接受任务并调用相应的机器人程序进行焊接。焊接过程中,系统检测机器人的工作状态,如机器人发生错误或故障,系统自动停止机器人及焊枪的动作。当机器人在车身不同的部位焊接时,需要不同的焊接参数。控制焊枪动作的焊接控制器中可存储多种焊接规范,每组焊接规范对应一组焊接工艺参数。机器人向PLC 发出焊接文件信号,PLC通过焊接控制器向焊枪输出需要的焊接工艺参数。车体焊接完成后,机器人可按设定的方式进行电极修磨。

3 机器人点焊系统电气控制部分硬件设计 3.1 安全保护系统 点焊机器人的工作范围必须符合安全要求,即必须在任何情况下都不会对人员或设备构成威胁。在机器人动作范围内,必须采取隔离措施保护,这些隔离保护措施可以是隔离栅栏,光栅,光幕,空间扫描装置等。本设计采用隔离栅栏和光栅的保护措施。另外,系统中设有急停回路,以便各种突发情况下将系统停止,确保人员和设备的安全。 机器人 引入机器 图3.1 安全门回路

开发聊天机器人

用.NET开发MSN聊天机器人- MSN聊天 机器人开发揭秘。 写在前面: 我不是开发人员,不是高手,就是自己比较爱玩。在技术上,没有什么喜欢摸索的精神,而是喜欢投机取巧。在这篇文章里,你也不能"少劳而获"地通过我的机器人修改出一个自己的机器人,因为自己觉得程序写的比较臭,所以不会open source。但是,如果你对.net或者 C#有点了解的话,相信从这篇文章里,你可以找到一切所需的资源,来开发一个自己的, 绝对可用的msn机器人。要和我的机器人聊天,可以加tbot01@https://www.360docs.net/doc/fd2280906.html,,名字叫“塔奇 克马”,是从动画片攻壳机动队得名。同时,你也可以去https://www.360docs.net/doc/fd2280906.html,,那里有一个和这个MSN机器人一样的网页聊天机器人,可以先聊聊看,尽量用中文聊。 这不是一篇新手入门的文章,如果你不知道什么是.NET,不了解数据库方面的哪怕是一丁 点东西,建议你先看看。同时,也希望真正的高手不要笑话打击我,毕竟一个普通的,非开发人员的电脑爱好者通过摸索,并告诉大家怎样做一个好玩的东西,不是一件错事。 一、为什么要做MSN聊天机器人 1 我能想到的原因 最重要的是因为很好玩。你的MSN机器人说的话,一定体现你的性格(如果你希望这样的话)。当然,这是我的理由,作这个机器人的初衷仅仅是突然有一天自己想做。也许你也希望你的机器人可以帮助你做一些事情,类似一个专家系统或是客服系统等等。 2 现在的MSN聊天机器人 现在MSN机器人有很多,如果你加过MSN机器人,我想你列表上最多的是一个叫做“小布”或者是他兄弟姐妹一大堆的家伙们(https://www.360docs.net/doc/fd2280906.html,),可能基于负载的考虑,每次上线你都可能被他们一家子的一堆加入好友的请求包围。还有一些所谓的“免费短信”机器人,我一直就是做SP的,我直接说,为了不耽误你们赚钱,我不对这种机器人加以什么评论。可以提一下MsgerAI(msgerai@https://www.360docs.net/doc/fd2280906.html,)这个机器人,开发它的这位老兄非常希望做一个可以像人一样具有智能的东西,虽然可能在他有生之年都无法完成,不过我还是祝他成功。毕竟有梦想就是好的,而且这个机器人现在也可以为他完成些工作(https://www.360docs.net/doc/fd2280906.html,/nlp)。还有一些其他的MSN机器人,比如专门提供信息查询服务的,帮你搜索google的等等。 MSN进行时里面有列表(https://www.360docs.net/doc/fd2280906.html,),自己去看看就好了。 二、为什么用.NET 其实理由很简单。C#和Java很像,但是Java我实在找不出一个非常好用的,符合自己使用习惯的IDE来。而C#就不同,https://www.360docs.net/doc/fd2280906.html,(https://www.360docs.net/doc/fd2280906.html,/vstudio/)当然最好用,C# Builder(https://www.360docs.net/doc/fd2280906.html,/csharpbuilder/)也不错,连

机器人系统设计

机器人系统设计 1微动并联机器人[2]“微动并联机器人的研制”课题研制了1台六自由度微动机器人,以其为核心建立了一套包括三自由度粗动平台、 显微视觉系统、控制系统及周边辅助设备的实验平台,并重点围绕微 操作机器人的机构选型、误差、显微视觉及系统标定等方面做了较深 入的研究。具体阐述如下:(1)通过对国内外微动机构的分析与综合, 设计出了创意独特、两级解耦的串并联微动机器人,这在微动机器人 领域尚属首例。此串并联微动机器人有六个自由度,由上(3RPS机构)、下(3RRR机构)两机构并联串接而成[2],它具有上下机构运动解耦,运动学、动力学及误差分析简便,控制成本低,加速度大,可完成粗调、细调2种功能等特点。其具体技术指标如下:外形尺寸为 100mm×100mm×100mm,工作空间为40μm×40μm×24μm,运动分辨 率为0.2μm。(2)为了合理地分配精度,充分评估各项误差对末端执行器位姿的,我们利用矢量分析的方法建立了串并联机构结构参数误差 与位姿误差的数学模型,分析了各项结构误差对末端位姿的影响水准,并得出了若干对微操作机器人设计、加工及安装有普遍指导意义的结论。(3)对压电陶瓷驱动器的驱动特性、柔性铰链的机械性能、微动机 器人末端位姿的选择、微动机器人的控制方式及图像处理等,做了较 深入的研究,积累了很多有价值的经验。(4)提出了对实验环境的若干 改进措施。 2面向生物工程的微操作机器人系统大多数机器人是按照给定的程序 做简单重复的动作(如焊接、装配、搬运等),不需要太强的智能。而 对于微操作机器人来说,情况就有很大不同。因为被操作对象十分微小,操作人员不可能十分清楚它们的精确位置,况且外界环境的变化 使得它们的相对位置不定,微观世界里的物理法则及力学特性与宏观 世界也大相径庭,这就要求机器人有很强的自动识别能力和决策能力。同时,温度变化、机械振动、噪声波动、机械蠕变等不稳定因素扰动,以及非线性微动特性、传递累积误差的影响,也使得微操作机器人必 须具有很强的自我调整能力(即自我实时标定及补偿能力)。因此微操

聊天机器人-王凯-201431415开发文档

移动平台开发技术 课程报告 学生姓名王凯 学号201431415 院系信息学院 专业软件工程 年级2014级

目录 1.1作业概述 (3) 1.2主要内容 (3) 2 开发环境 (3) 2.1 硬件环境 (3) 2.2 软件环境 (4) 3 需求分析 (4) 3.1 业务需求分析 (4) 3.2 模型需求分析 (4) 3.3 界面需求分析 (5) 4 开发流程与实现 (5) 4.1 开发环境介绍 (5) 4.2 图灵机器人 (7) 4.3 主要业务实现 (7) 4.4 网络通讯实现 (9) 4.5 .9图片处理 (10) 5 功能演示 (12) 总结 (14)

1 概述 1.1作业概述 移动平台开发技术课程主要学习针对目前手机、平板电脑等移动终端的软件开发。我们的课程主要是在Android平台上进行,通过一学期的学习,基本了解和掌握了Android开发的主要组件和软件实现方法。 这次的课程报告主要是完成了一个智能机器人的聊天软件,在用户移动终端联网的情况下,用户给机器人发送文字信息,可以得到相应的响应。 1.2主要内容 本次课程报告的主要内容包括以下几点: (1)对于所设计软件的需求分析,包括业务需求分析、模型需求分析和界面需求分析; (2)搭建Android工程的开发环境、测试环境; (3)基本功能的实现,美化软件界面,提高用户输入操作性和界面显示的友好性; (4)说明开发过程中使用的新技术,以及使用这些技术所需要注意的问题,以及解决了什么问题; (5)思考总结开发过程中的问题和想法,在此基础上考虑软件的可扩展性和性能优化。 2 开发环境 2.1 硬件环境 计算机处理器:Intel Core i3-3220 3.3GHz 计算机安装内存:4.00GB 计算机存储器:500GB 手机处理器:NVIDIA Tegra4 手机内存:2.00GB

最新四足机器人系统

四足机器人系统

摘要 四足机器人作为仿生机器人的一种,得到了广泛的研究。行走机构和转弯机构是四足机器人最关键的部分,目前,行走机构的研究大多采用在腿机构的关节处安装伺服电机进行驱动,增加了机器人的重量和控制策略的难度。并且,机器人本体大多是一个刚性整体,转弯机构研究不足。为此,项目将四足机器人本体作为一个柔性整体,采用三维建模软件Pro/E4.0设计了四足机器人的机械系统,提出了一种新颖的凸轮控制驱动式行走机构,设计了一种腿机构以及相应的凸轮控制驱动机构,并初步设计了柔性转弯机构。在此基础上,论文采用主从式控制方式设计了四足机器人的控制系统,重点讨论了以8051单片机为控制器的行走机构和转向机构的控制系统设计。 关键词:四足机器人;行走机构;凸轮驱动;控制系统;三维设计 Abstract Quadruped robot as one of biomimetic robots, has been extensively studied. Travel agencies and institutions is a quadruped robot turning the key, At the present, servo motor is installed in the leg joints of the most travel agencies, increasing the weight of the robot and the difficulty of the control system strategy . And most of the robot is a rigid body as a whole, and the research of the turning institutions is not fully studied . For this purpose, the project will take four-legged robot whole body as a flexible rigid body, and three-dimensional modeling software Pro/E4.0 is used for designing quadruped robot mechanical systems, a new travel agency based on cam control drive is proposed , a kind of leg mechanism and control of the corresponding

(完整word版)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

基于众包的聊天机器人的研究

^信息疼术2017年第4期文章编号=1009 -2552 (2017)04 -0102 -02 D O I:10.13274/https://www.360docs.net/doc/fd2280906.html,ki.hdzj.2017. 04. 026 基于众包的聊天机器人的研究 郑晓霞,吕游,邓红,刘向春,张艳艳,李艳波, 吴长伟,齐浩亮,马东宇 (黑龙江工程学院计算机科学与技术系,哈尔滨150050) 摘要:文中设计并实现了一个基于众包的聊天机器人系统。聊天机器人通过自然语言处理技 术,实现了与人进行交流的人机对话。该聊天机器人,通过用户主动提供问题和答案的方式来 丰富知识库,并对系统提供的答案进行反馈,优化聊天效果;此外,还能够通过论坛与其他用 户进行交流。在聊天机器人中引入众包思想,有助于提高聊天机器人回答问题的质量。 关键词:众包;聊天机器人;自然语言处理;自动问答;知识库 中图分类号:T P391. 1; T P242文献标识码:A Study on chat robot based on crowd-sourcing ZHENG Xiao-xia,LV You,DENG Hong,LIU Xiang-chun,ZHANG Yan-yan,LI Yan-bo, WU Chang-wei,QI Hao-liang,MA Dong-yu (Department of Computer Science and Technology,Heilongjiang Institute of Technology,Harbin 150050,China) A b s t r a c t:T h is p a p e r d e s ig n e d a n d im p le m e n te d a c h a t ro b o t based o n th e c ro w d-s o u rc in g. C h a t ro b o t system is a th ro u g h n a tu ra l la n g u a g e p ro c e s s in g te c h n o lo g y p e e rs e x ch a n g e th e m a n-m a c h in e d ia lo g u e in te llig e n t system. T h e c h a t ro b o t e n ric h e s th e k n o w le d g e b y a c tiv e ly p ro v id in g th e u s e r w ith q u e s tio n s an d a n s w e rs,w h ic h p ro v id e d b y th e fe e d b a c k s y s te m,o p tim iz e s th e c h a t e ffe c t; in a d d it io n,i t c a n c o m m u n ic a te o th e r users th ro u g h th e fo ra m. T h e in tro d u c tio n o l c ro u d s o u rc in g in th e c h a t ro b o t h e lp s to im p ro v e th e q u a lity of a n s w e rin g q u e s tio n s. K e y w o r d s:c ro w d-s o u rc in g; c h a t ro b o ts;n a tu ra l la n g u a g e p ro c e s s in g;o p e n d o m a in Q A; k n o w le d g e in v e n to ry 0引言 近年来,在互联网飞速发展的同时,人工智能领域也迅速崛起,于是聊天机器人应运而生。但是目前市场上存在的聊天机器人都不是很灵活。当今社会的流行语言更新速度快,人们输入聊天机器人中的问题五花八门,甚是新颖,而知识库的内容却是固定的,因此每当有新的问题时,都要重新构建知识库,困难 重重。把众包的概念和聊天机器人结合到一起,用大众的思想有助于知识库的建设,具有研究意义。 1聊天机器人的研究现状及问题分析聊天机器人是自动问答(Q A)领域的一个具体方向,对聊天机器人的研究相当大的一部分和图灵测试有关。1995年理查德博士设计并开发出了人—102 —工领域众所周知的聊天机器人A l i c e,因为A l i c e在 人工智能领域取得的成功,理查德博士连续两年都获得了人工智能领域的最高荣誉一洛伯纳奖。21 世纪以来中国也曾出现过类似于A l i c e的聊天软件的产品,例如近几年人人上的小黄鸡以及前些年的聊天机器人小i。但在学术领域或者是产业领域,聊 天机器人的研究和发展方向投入的人力物力还不够。究其原因是,对科研人员来说,他们从事的是研究性工作,要研究聊天机器人莫不如直接研究自动 收稿日期:2016 -05 -22 基金项目:黑龙江省教育厅项目(12541670) 作者简介:郑晓霞(1971 -),女,硕士,副教授,研究方向为信息管 理与信息系统。

焊接机器人总体设计

焊接机器人总体设计 此次设计的目的是设计一台焊接机器人,本文主要对焊接机器人的机械结构系统部分进行研究、设计和分析。 1 焊接机器人总体设计的思路 设计机器人大体上可分为两个阶段: (1)系统分析阶段 1)根据焊接机器人系统索要实现的目标,明确所采用机器人的目的和任务; 2)分析机器人所在系统的工作环境; 3) 根据焊接机器人的工作要求和工作环境,基本上确定机器人的功能和方案。例如机器人的自由度、信息的存储量、计算机功能、承受力矩、动作精度的要求、容许的运动范围、静动载荷以及对温度、震动等环境的适应性。 (2)技术设计阶段 1)根据系统的要求来确定机器人的自由度和允许的空间工作范围,选择机器人的坐标形式和工作方式; 2)拟订机器人的运动路线和空间作业图; 3)确定驱动系统的类型; 4)选择各部件的具体结构以及尺寸,进行机器人总装图的设计与装配; 5)绘制机器人的零件图,并确定尺寸。 2 焊接机器人自由度和坐标系的选择 机器人的运动自由度是指各机器人系统运动部件在三维空间就是固定坐标系所具有的独立运动数,对于每一个构件来讲,它有几个运动坐标就说明其有几个自由度。各运动部件和机构自由度的总和就是机器人的自由度数。机器人的手部要像人手一样灵活的完成各种动作是比较困难的,因为人的手是由手指、掌、腕、臂等19个关节组成,共有27个自由度。而生产实践过程中没有必要需要机器人的手有这么多的自由度一般为3-6个(不包括手部)此次设计的焊接机器人为4自由度,四个自由度分别为:腕部的回转;小臂部分的伸缩;大臂部分的回转;大臂部分的伸缩。 按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况,其座标型式可分为直角座标

移动平台-智能聊天机器人

移动平台开发 课题名称:智能聊天机器人 学院: 专业: 学号: 姓名: 指导老师:赵慧杰 日期:2014年11月

目录 前言 (1) 第一章 Android系统及开发环境的安装与配置 (1) 1.1 Android系统及开发环境的安装与配置 (1) 1.1.1 Android的由来 (1) 1.1.2 Android系统的优点 (1) 1.1.3 Android系统的现状及展望 (2) 1.2开发环境的安装与配置 (3) 1.2.1 操作系统及准备工作 (3) 1.2.2开发环境的安装 (3) 第二章需求分析 (6) 2.1 可行性分析 (6) 2.1.1 智能聊天机器人的发展史 (6) 2.1.2 智能聊天机器人的现状及发展 (6) 2.2 设计的需求与概述 (7) 2.2.1 设计环境 (7) 2.2.2 设计概述 (7) 2.2.3 设计的特点 (9) 第三章程序的设计与实现 (12) 3.1 系统流程图 (12) 3.2 程序设计 (13) 第四章程序的运行与测试 (16) 4.1 程序的安装 (16) 4.2 程序的运行与测试 (21) 第五章设计总结 (24) 致谢 (25) 参考文献 (26) 附代码 (27)

智能聊天机器人设计 前言 Android在英文中愿意是机器人,Google在2007年11月5日宣布其基于Linux平台的开源手机操作系统后,使用其作为该操作系统的名称。Android号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件。从软件分层的角度来开,Android平台由应用程序、应用程序框架、Android运行时、库、Linux内核5部分构成。采用Linux内核是Android平台开放性的基础,Linux内核层为我们在软件层和硬件层间建立了一个抽象层,使得应用程序开发人员无需关心硬件细节,但是如果想要Android平台运行到自己的硬件平台上就必须对Linux内核层进行修改,通常要做的就是为自己的硬件编写驱动,并且可以自由设计用户操作界面[10]。从目前的发展形势来看Android系统因为它的开源性得到了很多移动设备生产商以及网络运营商的青睐。 第一章 Android系统及开发环境的安装与配置 1.1 Android系统及开发环境的安装与配置 1.1.1 Android的由来 Android来源于硅谷著名的极客Andy Rubin建立的Android公司,Rubin的最初目标是想把Android打造成一个可以对任何软件设计人员开放的移动终端平台。很快这个公司便得到了青睐,很多人表示打算买下他的公司。Rubin想Google 的创始人之一拉里·佩奇提出合伙的意向后,Google就抢先把他的公司买下。并于2007年11月5日宣布与包括摩托罗拉、HTC、LG、三星等33家手机厂商、手机芯片提供商、软硬件供货商、移动运营商联合组成开放手机联盟(Open Handset Alliance),并发布了名为Android的开放手机软件平台。 1.1.2 Android系统的优点 与其他手机操作系统相比,Android有4个无可比拟的优点: 开放性:Android系统同时包含了底层操作系统以及移动电话所需的全部软件,不存在专有权障碍,开发平台允许任何移动终端厂商加入到Android联盟

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