微小型移动机器人专利技术72页PPT
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智能机器人机器关键技术PPT
第三代机器人(20世纪80年代中期以后)是智能机器人,这种机器人 带有多种传感器,能够将多种传感器得到的信息进行融合,能够有效 的适应变化的环境,具有很强的自适应能力、学习能力和自治功能。
发展现状
•
在各国智能机器人技术的发展中，美国在国际上一直处于领先地位。 其技术全面、先进，适应性也很强，性能可靠、功能全面、精确度 高，其视觉、触觉等人工智能技术已在航天、汽车工业中广泛应用。 日本由于一系列扶植政策，各类机器人发展迅速。政府巨大资助给 其带来了硬件优势，促进了智能机器人技术的发展。
智能机器人三要素
• • •
一是感觉要素，用来认识周 围环境状态； 二是运动要素，对外界做出 反应性动作； 三是思考要素，根据感觉要 素所得到的信息，思考出采 用什么样的动作。
智能机器人根据其智能程度分类
传感型机器人
智能机器人根据其智能程度分类
交互型机器人
智能机器人根据其智能程度分类
•
自主型机器人
模糊逻辑算法( Fuzzy Logic Algorithm)：类似人的避障，经验化的方法。 基于传感器的信息，采用模糊逻辑算法通过查表得到规划出的信息，完成
局部路径规划。
机器人视觉
机器人视觉【robot vision】 使机器人具有视觉感知功能的系
统，是机器人系统组成的重要部
分之一。
智能机器人应用
2010年2月3日，特拉维夫市一名以色列爆破专家引导一台爆破机器人成 功爆破炸弹
智能机器人应用
•
一名美军士兵走过一台扫雷机器人，这台机器人被写上动画片主角的 名字“WALL-E”，摄于赫尔曼德省，阿富汗南部，2010年3月10号。
智能机器人应用
德国汉诺威大展上展示的机器人踢足球比赛
智能移动机器人PPT课件
北京首都国际机场，一名韩国游客同福娃“妮妮”合影。 中国民航大学机器人研究所研制的五个奥运福娃机器人 23
第一讲 绪论
第三节 机器人学与人工智能 一、机器人学与人工智能的关系
“你好！”一走近奥运福娃机器人身边，她就会 马上和游客打招呼，并且还会讲12国语言。
中国民航大学机器人研究所研制的五个奥运福娃机器人24
8
第一讲 绪论
第二节 机器人的特点、结构和分类 三、机器人的自由度
9
第一讲 绪论
第二节 机器人的特点、结构和分类 三、机器人的自由度
10
第一讲 绪论
第二节 机器人的特点、结构和分类 四、机器人的分类
11
第一讲 绪论
第二节 机器人的特点、结构和分类 四、机器人的分类
12
第一讲 绪论
第二节 机器人的特点、结构和分类 四、机器人的分类
第一节 机器人运动学 二、运动位置和坐标
42
第三讲 机器人运动学与动力学 (Kinematics & Dynamaics of Robotics)
第一节 机器人运动学 二、运动位置和坐标
43
第三讲 机器人运动学与动力学 (Kinematics & Dynamaics of Robotics)
第一节 机器人运动学 三、机器人的雅可比公式
第三讲 机器人运动学与动力学 (Kinematics & Dynamaics of Robotics)
第二节 机器人动力学 一、动力学基本定理
49
第四讲 机器人的感觉 (Senses of Robotics)
一、传感器的种类 二、触觉信息的获取 三、视觉信息的获取 四、距离信息的获取
50
第四讲 机器人的感觉 (Senses of Robotics)
第一讲 绪论
第三节 机器人学与人工智能 一、机器人学与人工智能的关系
“你好！”一走近奥运福娃机器人身边，她就会 马上和游客打招呼，并且还会讲12国语言。
中国民航大学机器人研究所研制的五个奥运福娃机器人24
8
第一讲 绪论
第二节 机器人的特点、结构和分类 三、机器人的自由度
9
第一讲 绪论
第二节 机器人的特点、结构和分类 三、机器人的自由度
10
第一讲 绪论
第二节 机器人的特点、结构和分类 四、机器人的分类
11
第一讲 绪论
第二节 机器人的特点、结构和分类 四、机器人的分类
12
第一讲 绪论
第二节 机器人的特点、结构和分类 四、机器人的分类
第一节 机器人运动学 二、运动位置和坐标
42
第三讲 机器人运动学与动力学 (Kinematics & Dynamaics of Robotics)
第一节 机器人运动学 二、运动位置和坐标
43
第三讲 机器人运动学与动力学 (Kinematics & Dynamaics of Robotics)
第一节 机器人运动学 三、机器人的雅可比公式
第三讲 机器人运动学与动力学 (Kinematics & Dynamaics of Robotics)
第二节 机器人动力学 一、动力学基本定理
49
第四讲 机器人的感觉 (Senses of Robotics)
一、传感器的种类 二、触觉信息的获取 三、视觉信息的获取 四、距离信息的获取
50
第四讲 机器人的感觉 (Senses of Robotics)
机器人创意设计PPT课件
第5页/共44页
超级书桌 (华师大二附中，国际机器人奥林匹克创意一等奖)
包括自动翻书装置、自动倒水装置、自动调光装置、自动音乐 播放装置为一体
第6页/共44页
自动消防车
能够依照火源与周围光线强度的不同寻找火源。当其 瞄准火源后，水会自动抽入蓄水箱。压力足够大时， 打开水箱阀门，喷水灭火。
第7页/共44页
器 作出真正属于自己的机器人。
人
的 魅 力
创意无限，想象无限! 手脑并用，机器人无处不在!
第2页/共44页
2.传感器和马达--机器人的感觉和动力
传感器： 1、光感
2、触感 3、角度传感器
5、乐高摄像头 (图像传感器)
4、温度传感器
第3页/共44页
2.传感器和马达--机器人的感觉和动力
乐高变速马达、高速马达
自 动 化 系 统 工 程
包括桥控装置、路控装置、信息中转站、电子测速器和交通工具
第23页/共44页
行 走
持请 平注 衡意
机 器
的这 ？个
机
(
人
器 人
类 人
是 如 何
型
保
)
我们自己的机器人也可以用两条腿走路。
第24页/共44页
第25页/共44页
第26页/共44页
第27页/共44页
第28页/共44页
第19页/共44页
沙漠植树系统
第一步：装载树苗。树苗护 养系统将贮存的树苗通过自 动的传送带及在机器手的配 合下运给植树机器人。
第二步：植树。首先，机器 人选好栽树地点后，开始挖 土，机器手从树苗箱夹一支 树苗，栽入坑内，之后机器 人调头推土，并向坑中浇水。 如此循环反复。
这样的系统必将是未来环保事业的主导，沙漠绿化的 先锋。
超级书桌 (华师大二附中，国际机器人奥林匹克创意一等奖)
包括自动翻书装置、自动倒水装置、自动调光装置、自动音乐 播放装置为一体
第6页/共44页
自动消防车
能够依照火源与周围光线强度的不同寻找火源。当其 瞄准火源后，水会自动抽入蓄水箱。压力足够大时， 打开水箱阀门，喷水灭火。
第7页/共44页
器 作出真正属于自己的机器人。
人
的 魅 力
创意无限，想象无限! 手脑并用，机器人无处不在!
第2页/共44页
2.传感器和马达--机器人的感觉和动力
传感器： 1、光感
2、触感 3、角度传感器
5、乐高摄像头 (图像传感器)
4、温度传感器
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2.传感器和马达--机器人的感觉和动力
乐高变速马达、高速马达
自 动 化 系 统 工 程
包括桥控装置、路控装置、信息中转站、电子测速器和交通工具
第23页/共44页
行 走
持请 平注 衡意
机 器
的这 ？个
机
(
人
器 人
类 人
是 如 何
型
保
)
我们自己的机器人也可以用两条腿走路。
第24页/共44页
第25页/共44页
第26页/共44页
第27页/共44页
第28页/共44页
第19页/共44页
沙漠植树系统
第一步：装载树苗。树苗护 养系统将贮存的树苗通过自 动的传送带及在机器手的配 合下运给植树机器人。
第二步：植树。首先，机器 人选好栽树地点后，开始挖 土，机器手从树苗箱夹一支 树苗，栽入坑内，之后机器 人调头推土，并向坑中浇水。 如此循环反复。
这样的系统必将是未来环保事业的主导，沙漠绿化的 先锋。
机器人技术基础PPT课件
机器人》中定义了“机器人” 1961－ 第一个美国机器人专利
George C. Devol, No. 2,998,237 第一个机器人产品
Joe Engelberger, Unimation (Universal Automation) 第一个机器人应用：铸造
1962－ 机器人首次商业化
Unimation, Inc. 成立
19
举例－保安机器人
美国研制的MDARS-E 型室外保安机器人
MPR-800多用途机器人，可 用于扫雷、灭火、核生化污 染清除等多项危险工作。
20
举例－侦察机器人
美国研制的“徘徊者”侦察机器 人由M113装甲运输车改装而成
美国国防高级研究计划 局正在研制的只有2.54 厘米大小昆虫机器人
21
举例－视觉机器人
63
机器人的现在
传感器：
1970－ 通用成为第一个使用机器视觉的公司
/~hp m/book98/fig.ch2/p027.html
41
机器人的过去
Hans Moravec
1973－1979 Stanford小车装配立体视觉，能
够从不同角度成像 计算机能够测量出路径上障碍物
38
机器人的过去
端茶玩偶
十八世纪末制造 出了端茶玩偶。它是 木质的，发条和弹簧 则是用鲸鱼须制成的 。它双手捧着茶盘， 如果把茶杯放在茶盘 上，它便会向前走， 把茶端给客人，客人 取茶杯时，它会自动 停止行走，客人喝完 茶把放回茶盘上时， 它就又转回原来的地 方。
39
机器人的过去
1920－ 捷克作家卡雷尔·卡佩克在科幻剧本《罗萨姆的万能
29
举例－类人机器人
人型机器人各种动作演示； 那波利大学和德国 航天局共同研制的 贾斯丁
George C. Devol, No. 2,998,237 第一个机器人产品
Joe Engelberger, Unimation (Universal Automation) 第一个机器人应用：铸造
1962－ 机器人首次商业化
Unimation, Inc. 成立
19
举例－保安机器人
美国研制的MDARS-E 型室外保安机器人
MPR-800多用途机器人，可 用于扫雷、灭火、核生化污 染清除等多项危险工作。
20
举例－侦察机器人
美国研制的“徘徊者”侦察机器 人由M113装甲运输车改装而成
美国国防高级研究计划 局正在研制的只有2.54 厘米大小昆虫机器人
21
举例－视觉机器人
63
机器人的现在
传感器：
1970－ 通用成为第一个使用机器视觉的公司
/~hp m/book98/fig.ch2/p027.html
41
机器人的过去
Hans Moravec
1973－1979 Stanford小车装配立体视觉，能
够从不同角度成像 计算机能够测量出路径上障碍物
38
机器人的过去
端茶玩偶
十八世纪末制造 出了端茶玩偶。它是 木质的，发条和弹簧 则是用鲸鱼须制成的 。它双手捧着茶盘， 如果把茶杯放在茶盘 上，它便会向前走， 把茶端给客人，客人 取茶杯时，它会自动 停止行走，客人喝完 茶把放回茶盘上时， 它就又转回原来的地 方。
39
机器人的过去
1920－ 捷克作家卡雷尔·卡佩克在科幻剧本《罗萨姆的万能
29
举例－类人机器人
人型机器人各种动作演示； 那波利大学和德国 航天局共同研制的 贾斯丁
移动机器人原理与设计第一章机器人概述ppt课件
▪ 3）具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、 决策、学习。
5
眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵 的感觉 器官， 可很多 孩子对 眼睛的 重要性 不重视 。在每 学期的 视力测 查中情 况都不 容乐观
1.2.2 机器人的发展历史
1920年，捷克剧作家卡雷尔·卡佩克在《罗萨姆的万能机 器人》中把捷克语“Robota”写成了“Robot”，引起了大家 的广泛关注，被当成了机器人一词的起源。
1.4 移动式机器人
19
眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵 的感觉 器官， 可很多 孩子对 眼睛的 重要性 不重视 。在每 学期的 视力测 查中情 况都不 容乐观
1.5 机器人竞赛
20
眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵 的感觉 器官， 可很多 孩子对 眼睛的 重要性 不重视 。在每 学期的 视力测 查中情 况都不 容乐观
机器人的组成
机器人是一个机电一体化的设备。从控制观点来看，机器 人系统可以分成四大部分：机器人执行机构、驱动装置、 控制系统、感知反馈系统。
机器人
执行机构 手腕臂腰 部部部部
（ 固基 定 或 移座 动 ）
驱动装置
电 驱 动 装 置
液 压 驱 动 装 置
气 压 驱 动 装 置
控制系统
关
节
处伺
理 器
服 控 制
可穿戴机器人
14
眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵 的感觉 器官， 可很多 孩子对 眼睛的 重要性 不重视 。在每 学期的 视力测 查中情 况都不 容乐观
可重构机器人
15
眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵 的感觉 器官， 可很多 孩子对 眼睛的 重要性 不重视 。在每 学期的 视力测 查中情 况都不 容乐观
5
眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵 的感觉 器官， 可很多 孩子对 眼睛的 重要性 不重视 。在每 学期的 视力测 查中情 况都不 容乐观
1.2.2 机器人的发展历史
1920年，捷克剧作家卡雷尔·卡佩克在《罗萨姆的万能机 器人》中把捷克语“Robota”写成了“Robot”，引起了大家 的广泛关注，被当成了机器人一词的起源。
1.4 移动式机器人
19
眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵 的感觉 器官， 可很多 孩子对 眼睛的 重要性 不重视 。在每 学期的 视力测 查中情 况都不 容乐观
1.5 机器人竞赛
20
眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵 的感觉 器官， 可很多 孩子对 眼睛的 重要性 不重视 。在每 学期的 视力测 查中情 况都不 容乐观
机器人的组成
机器人是一个机电一体化的设备。从控制观点来看，机器 人系统可以分成四大部分：机器人执行机构、驱动装置、 控制系统、感知反馈系统。
机器人
执行机构 手腕臂腰 部部部部
（ 固基 定 或 移座 动 ）
驱动装置
电 驱 动 装 置
液 压 驱 动 装 置
气 压 驱 动 装 置
控制系统
关
节
处伺
理 器
服 控 制
可穿戴机器人
14
眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵 的感觉 器官， 可很多 孩子对 眼睛的 重要性 不重视 。在每 学期的 视力测 查中情 况都不 容乐观
可重构机器人
15
眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵 的感觉 器官， 可很多 孩子对 眼睛的 重要性 不重视 。在每 学期的 视力测 查中情 况都不 容乐观
机器人技术及应用ppt课件ppt
THANKS
发展现状
随着航空航天技术的不断发展， 航空航天机器人在全球范围内得 到了广泛应用。目前，航空航天 机器人已经广泛应用于飞行器控 制、卫星维护、空间探索等领域 。
应用领域
航空航天机器人的应用领域包括 飞行器控制、卫星维护、空间探 索等。
服务机器人
定义
服务机器人是一种应用于服务领域的智能机械装置，能够提供各种服务，如餐饮、旅游、金融等。
05
总结与展望
机器人技术对人类社会的影响
提高生产效率
机器人技术能够提高生产制造的效率，减少人工成本，为企业带 来更大的效益。
改善生活质量
机器人技术可以应用于医疗、家庭服务、教育等领域，提高人们 的生活质量。
推动产业升级
机器人技术的发展将促进传统产业的升级和转型，推动经济的持续 发展。
未来机器人发展的趋势与挑战
发展现状
随着医疗技术的不断进步，医疗机器人在全球范围内得 到了快速发展。目前，医疗机器人已经广泛应用于手术 、康复、护理、诊断等领域。
应用领域
医疗机器人的应用领域包括手术机器人、康复机器人、 护理机器人、诊断机器人等。
航空航天机器人
定义
航空航天机器人是指应用于航空 航天领域的智能机械装置，能够 在高空中执行各种复杂任务，如 飞行器控制、卫星维护、空间探 索等。
第三阶段
20世纪90年代至今，机器人技术进入了智能化时代。这个时期的机器人具备高度智能化 、自主决策、学习能力等特点，并且开始应用到各个领域，如服务、农业、医疗等。
机器人技术的应用领域
生产制造
机器人是生产制造领域的重要设备 ，可以代替人工进行重复性工作， 提高生产效率和质量。
医疗护理
机器人可以用于手术、康复训练、 护理等方面，提高医疗护理的质量 和效率。
微小型机器人
嵌入式技术与微小型机器人
美国DARPA
– 微小型武器系统最大的支持者 – 共设7个处: – 国防技术处
– – – – – – 特殊项目处 信息系统处 信息技术处 战术技术处 微系统技术处 先进技术处
嵌入式技术与微小型机器人
• 国外专业实验室
美国iROBOT实验室是在美国处于领先地位的 微小型仿生技术研究开发重点实验室之一。 重点研究开发面向微小型仿生机器人的高机 动性、人机交互、多机器人协作算法、人工智能技 术等核心技术，并也支持研究开发具有军事应用前 景的扫雷、侦察、监视及处理对人体有毒害垃圾等 系统样机。
嵌入式技术与微小型机器人
（3）、嵌入式微处理器（Micro Processor Unit)
2）近距离电子干扰
嵌入式技术与微小型机器人
1）侦察
2）近距离监测
嵌入式技术与微小型机器人
2、微小型武器相关研究计划
• • • • • • 美国STTR计划机器人“龙虾” 美国水下自主扫雷“机器蟹”（长56厘米，重10.4千克，承载 3.17千克，由近海登陆艇控制） 美国海军机器人章鱼（由潜艇或水面舰船控制发射， 用于 浅海水域作战） 德国、英国以及挪威都在研究体积小、重量轻、成本低，并且 可以大量携带的一次性使用微小型扫雷武器 美国DARPA正在进一步资助这方面研究，计划进一步研究样机， 在今后的5至6年内装备部队 英国皇家海军正在开展仿生机器鱼推进机理研究
嵌入式技术与微小型机器人
王田苗
北京航空航天大学 机器人研究所
嵌入式技术与微小型机器人
人类长期探索生物学、仿生学、机械材料、智能 控制等方面深刻机理。 幻象希望研究出各种智能机器人,……
象人一样在家照看老人、护理病人？与世界明星 足球队一起踢球？ 象蛇一样爬行在狭窄管道进行维修，穿越在废墟 中寻找幸存生命？ 象飞鸟一样翱翔天空，象小蜜蜂一样观测花朵？ 象鱼类一样高效机动游动？
美国DARPA
– 微小型武器系统最大的支持者 – 共设7个处: – 国防技术处
– – – – – – 特殊项目处 信息系统处 信息技术处 战术技术处 微系统技术处 先进技术处
嵌入式技术与微小型机器人
• 国外专业实验室
美国iROBOT实验室是在美国处于领先地位的 微小型仿生技术研究开发重点实验室之一。 重点研究开发面向微小型仿生机器人的高机 动性、人机交互、多机器人协作算法、人工智能技 术等核心技术，并也支持研究开发具有军事应用前 景的扫雷、侦察、监视及处理对人体有毒害垃圾等 系统样机。
嵌入式技术与微小型机器人
（3）、嵌入式微处理器（Micro Processor Unit)
2）近距离电子干扰
嵌入式技术与微小型机器人
1）侦察
2）近距离监测
嵌入式技术与微小型机器人
2、微小型武器相关研究计划
• • • • • • 美国STTR计划机器人“龙虾” 美国水下自主扫雷“机器蟹”（长56厘米，重10.4千克，承载 3.17千克，由近海登陆艇控制） 美国海军机器人章鱼（由潜艇或水面舰船控制发射， 用于 浅海水域作战） 德国、英国以及挪威都在研究体积小、重量轻、成本低，并且 可以大量携带的一次性使用微小型扫雷武器 美国DARPA正在进一步资助这方面研究，计划进一步研究样机， 在今后的5至6年内装备部队 英国皇家海军正在开展仿生机器鱼推进机理研究
嵌入式技术与微小型机器人
王田苗
北京航空航天大学 机器人研究所
嵌入式技术与微小型机器人
人类长期探索生物学、仿生学、机械材料、智能 控制等方面深刻机理。 幻象希望研究出各种智能机器人,……
象人一样在家照看老人、护理病人？与世界明星 足球队一起踢球？ 象蛇一样爬行在狭窄管道进行维修，穿越在废墟 中寻找幸存生命？ 象飞鸟一样翱翔天空，象小蜜蜂一样观测花朵？ 象鱼类一样高效机动游动？
微小型移动机器人专利技术
1.3 微小型履带式移动机器人
由于轮式移动机器人在穿越障碍时存在结构性 的缺陷，因此轮式机器人受地形环境影响很大，所 以在劳动条件较差或地形条件较为复杂且需要速度 较快的机器人时，履带式移动机器人就成为首选。 这种机器人地形适应能力很强，动载荷小，设计紧 凑，具有较强的越障能力，可以穿越楼梯和较大的 障碍物，因此在大型船体、球罐、立罐、大型管道 等工件的焊接、除锈、喷漆、检测等工作中应用广 泛。但是履带式移动机器人的缺点是重量大，能耗 大。
IPC分类体系是目前最主要的专利分类体系，涵 盖了所有的专利技术。但是其对于机器人技术，尤 其是微小型移动机器人技术分类较宽，难以准确进 行定性分类。
而ECLA分类体系则是在IPC分类基础上的较为 具体准确的分类体系，其涵盖了欧洲主要发达国家 的专利技术。所以这里，主要依据IPC分类体系、 ECLA分类体系对涉及微小型移动机器人的专利技术 进行分类和检索。
按作业空间来分，可分为:陆地移动机器人、 水下机器人、无人飞机和空间机器人。
按整体尺寸来分，可分为：英寸级机器人、 厘米级机器人、毫米级机器人和微米级机器人等 类型。
在本文中将着重对按移动方式和按功能 用途分类的微小型移动机器人进行介绍。
（二）微小型移动机器人在专 利分类体系下的分类和原则
目前通行的专利分类体系有IPC（International Patent Classification）国际专利分类，ECLA（ European Classification）欧洲专利分类，F－term 日本专利分类，UCLA美国专利分类。
CN1476962
上海交通大学于2003年申请的中 国专利记载了一种毫米级全方位 微型移动机器人，使其实现微型 轮式移动机器人在运行过程中， 特别适合在微小尺寸限制的条件 下实现无回转半径的高精度全方 位移动。 该毫米级全方位移动微型机器人，包括：复合驱动轮、传动 齿轮、中心齿轮和转向微驱动器，连接方式为：三个复合驱 动轮以转向微驱动器为中心，均匀分布在其周围，复合驱动 轮固定于传动齿轮，通过传动齿轮、中心齿轮与转向微驱动 器相连，转向微驱动器位于中心，与中心齿轮轴相连。复合 驱动轮又包括：主动轮、被动轮、传动齿轮轴、马达输出轴 和直线移动驱动器。