关于机器人的科技技术基础论文

机器人的科技论文篇一：《浅谈智能移动机器人》 摘 要：随着科技的进步，智能机器人性能不断地完善，移动机器人的 应用范围也越来越广，广泛应用于军事、排险、农业、救援、海洋开发等。 介绍了常见智能移动机器人的基本系统组成及其相关的一些技术，提出一种 能够应用于智能移动机器人的越障机构，并简单阐述了其工作原理。在对智 能机器人有一定了解的基础上，论述了智能移动机器人的研究现状及其发展 动向。 关键词：智能移动机器人 越障 避障 伸展收缩 1 引言 上世纪 60 年代智能机器人的出现开辟了智能生产自动化的新时代。在 工业机器人问世 50 多年后的今天，机器人已被人们看作是不可缺少的一种 生产工具。由于传感器、控制、驱动及材料等领域的技术进步开辟了机器人 应用的新领域。智能移动机器人是机器人学中的一个重要分支。 2 智能移动机器人的基本系统组成及其相关技术 由于智能移动机器人在危险与恶劣环境以及民用等各方面具有广阔的应 用前景，使得世界各国非常关注它的发展。其共同的五大系统组成要素为： (1)机械机构单元是智能移动机器人的骨架，机器人所有的模块都依靠其支撑， 机械机构单元的结构，性能，强度直接影响着整个机器人的稳定性。随着科 技发展和新型材料的研制开发，使得智能机器人产品的结构性能有了很大提 高，机械机构的各项工艺性及尺寸设计都向着更加合理高效，更加轻便美观 ， 更加环保节能，更加安全可靠等方向发展。(2)动力与驱动单元为智能移动机 器人提供动力来源。(3)环境感知单元相当于智能移动机器人的五官，机器人 通过感知单元对周围的环境进行感知识别及各种参数的 收集，然后通过转换 成控制模块可以识别的光电信号，输入到控制单元进行数据处理。(4)执行机 构单元为智能移动机器人执行部分，能根据控制中心的 命令执行命令，完成 任务。不同的机器人有着不同的执行机构，执行机构的设计影响着对要执行 动作的效率，精度，稳定性，可靠性等。(5)信息处理与控制单元作为整个机 械系统的核心部分，它如人的大脑一样，调控着整个系统，一切的活动都由 它指挥。将来自传感器部分采集到的信息进行集中汇总，存储，对所有信息 分析，规划决策，输出命令。使机器人有目的的运行。 智能移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行 等多种功能于一体的综合机电系统。它是传感器技术，控制技术，移动技术 ， 信息处理、人工智能、电子工程、计算机工程等多学科的重要研究成果，从 某种意义上讲是机器发展进化过程中的产物，是目前科学技术发展最活跃的 领域之一。 3 一种越障机器人 我们设计的移动机器人(图 1)有很好的机动性能，前导轮、前轮和后轮可 以实现独立升降运动。前导轮(如图 1)由通过曲柄圆盘的转动角度控制摇杆的 摆动角度，带动相关的平面连杆机构运动，从而实现前导向轮的伸展和收缩 实现攀越。机器人两侧的侧边驱动机构为平面连杆 -滑块越障机构，前后轮 (如图 1)分别通过导杆在槽中的移动，带动平面连杆机构的运动，实现前后轮 的伸展和收缩，实现越障功能。本机器人通过尺寸的设计可以实现较大的越 障高度，通过合理的控制轮摆动的角度还能实现多种类型障碍物的攀越。 4 智能移动机器人的应用概况 随着科技的进步，机器人的功能不断完善，智能移动机器人的应用范围 也大大拓宽，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而 且在排险、海洋开发和宇宙探测领域等有害与危险场合(如辐射、灾区、有毒 等)得到很好的应用。 4.1 陆地智能移动机器人 20 世纪 60 年代后期，苏美为了完成对宇宙空间的占领，完成月球探测 计划，各自研制开发并应用了移动机器人，通过移动机器人实现对外星土壤 的样本采集和土壤分析等各种任务。陆地智能移动机器人的出现是为了帮助 人类完成无法完成的任务。陆地移动机器人也广泛应用于军事，可以完成排 除爆炸物，扫雷，侦查，清除障碍物等等，近年来智能移动机器人也开始渐 渐融入人们的日常生活。 4.2 水下智能移动机器人 近年来，人们对资源的渴求加大，开始对原子能和海洋资源的开发，加 之水下环境十分复杂(能见度差，定位困难，流体变化等)，水下智能移动机 器人在海底资源探测上的优势使之受到关注。近年德国基尔大学的科学家研 制出新型深水机器人“ROV Kiel 6000”，这架深水机器人能够下探到 6000 米 深的海底，寻找神秘的深水生物和“白色黄金”可燃冰。 4.3 仿生智能移动机器人 近年来,全球许多机器人研究机构越来越多的关注仿生学与机构的研究工 作.在某些情况下仿生机器人尤其独特优势，例如，蛇形机器人重心低，能够 模仿蛇的动作，穿梭在能够穿梭在受灾现场和其他复杂的地形中能够帮助人 类完成各种任务。除此之外还有仿生宠物狗、仿生鱼、仿生昆虫等。 5 智能移动机器人的发展方向及前景 影响移动机器人发展的因素主要有：导航与定位技术，多传感器信息的 融合技术，多机器人协调与控制技术等因而移动机器人技术发展趋势主要包 括： (1)高智能情感机器人。随着科学技术的发展，人们对人机交互的技术的 要求越来越高，具有人类智能的情感移动机器人是移动机器人未来发展趋势。 目前的移动机器人只能说是具有部分的智能，人们渴望能够出现安全可靠的 能够沟通交流的高智能的机器人。虽然现在要实现高智能情感机器人还非常 的困难，但是终有一天，随着科学技术的突破，它将成为现实。 (2)高适应性多功能化的机器人。机器人的出现是为人类服务的，自然界 中还有好多未知的世界等着我们开拓，各种危险的复杂多变的环境，人类无 法涉足，因此人们也迫切希望有能够代替人类的机器人出现，高适应性多功 能化的机器人也必将是机器人的发展方向之一。 (3)通用服务型的机器人。随着科学技术的发展，机器人也是应该越来越 容易融入人们日常生活中的，在日常生活中为人们服务。例如在家庭中，机 器人可以帮助人们做各种家务，和人们生活关系密切。 (4)特种智能移动机器人。根据不同应用领域，不同的目的，设计各种各 样特种智能移动机器人是未来发展方向，如纳米机器人，宇宙探索机器人， 深海探索机器人，娱乐机器人等等。 6 结束语 总之，智能移动机器人涉及到传感器技术，控制技术，移动技术，信息 处理、人工智能、控制工程等多学科技术。未来智能移动机器人走向生活， 安全可靠，操作简单是其趋势。尽管智能移动机器人以惊人的速度在发展着， 但是实现高适应性，智能化，情感化，多功能化的移动机器人还有很长的路 要走。 参考文献： [1] 谢进,万朝燕,杜立杰.机械原理 (第 2 版)[M].].北京:高等 教育 出版 社,2010. [2] 陈国华.机械机构及应用[M].].北京:机械工业出版社,2008. [3] 徐国保,尹怡欣,周美娟.智能移动机器人技术现状及展望[J].].机器人技 术与应用,2007(2). [4] 肖世德,唐猛,孟祥印,等.机电一体化系统监测与控制[M].].四川:西南交 通大学出版社,2011. 机器人的科技论文篇二：《浅谈机器人设计方法》 摘要：机器人是人类完成智能化中非常重要的工具，随着时代的发展， 机器人已经在世界有了一定的发展，甚至很多国家机器人已经运用到实际的 生活中去。而机器人的设计方法无疑是很多人非常感兴趣的问题，因此本文 针对机器人的设计方法进行了详细的探索。 关键词机器人;设计;方法 1.前言 纵观人类的发展史，工具的进步才能带动人类的文明，如今设计朝着智 能化的方向在发展，机器人就是人类在发展智能化过程洪重要的产物，因此 机器人常用的设计方法是设计师们必备的工具。 2.控制系统的硬件设计 在现代科学技术不断发展的背景之下，工业现场所涉及到的重体力劳动 量不断提升。当中部分劳动任务的实现单单依靠人力是很难实现的。而为了 良好的完成工业现场的相关生产作业任务。就需要通过对机器人装置的研究 与应用来实现机器人控制系统的硬件部分主要由 5 个模块组成：控制模块、 循迹模块、避障模块、电机驱动模块、电源模块。 (1) 控制系统模块。 ATmega128 为基于 AVR RISC 结构的 8 位低功 耗 CM].OS 微处理器，运算速度快，具有多路 PWM]. 输出，可将测速、避障等电 路产生的输入信号进行处理，并输出控制信号给驱动放大电路，从而控制电 机转速，此方式产生的 PWM]. 信号比用定时器中断产生的 PWM]. 信号实时性 更好，而且不会占用系统的定时器资源。 (2)循迹模块。循迹是指小车在比赛场地上循白色引导线线行走，循迹模 块的原理图如图 2 所示。循迹模块采用灰度传感器，发射管为普通 LED 灯， 接收管为光敏三极管 3DU33。工作原理为：不同颜色的物体对 LED 发射光反 射不同的亮度，光敏三极管 3DU33 接收这些不同亮度的光线，就会呈现不 同的电压 Vx。Vx 输入到比较器 LM].339 的同相端，并与电位器设定的电压 V0 相比较，当 Vx>V0 时，比较器输出高电平，当 Vx 循迹机器人前后两端均是 由 7 个灰度传感器组成的循迹模块。其中，中间三个灰度传感器起巡线的作 用，两端的灰度传感器起探测弯道作用，剩下两个灰度传感器交替进行巡线 和探测弯道。实验证明，这样的灰度传感器的布置图，机器人循迹的效果好， 且“性价比”非常高。 (3)避障模块。避障模块主要使用的是红外发射接收传感器，当红外感应 避障模块靠近物体时，输出低电平信号;当没有感应到物体时，输出高电平信 号。将该信号线接入到单片机的控制端口，控制程序就能起到探测障碍物的 作用，当在机器人行进的路径上就可以发现有障碍物并及时避开绕行。 (4)驱动模块。循迹避障机器人要求行走灵活、反应快速，因此要求驱动 电机具有“转速快、制动及时”等特点。我们设计制作的循迹避障机器人采用 中鸣公司的 J].M].P-BE-3508I 驱动板模块，其输入电压为 11V 到 24V，最大输 出电流为 20A，满足快速前进、制动、转弯的要求。并且电机速度达到 500rpm，堵转力矩为 8KG.CM].，具有很强的刹车功能。利用单片机的四路 PWM]. 输出信号，分别控制四个轮子的转速。并采用“四轮驱动”、“差速转弯” 的方式实现机器人的前进、后退与转弯。 (5)电源模块。循迹机器人的电源模块主要实现以下三大功能：①稳定输 出 5V 工作电压。故我们设计制作的电源模块以 7805 芯片为核心，把输入电 压截止到 5V。②提供足够的电流。提供足够的电流。7805 芯片最大输出电流为 1.5A，而循迹 机器人需要较大电流，所以我们使用了两片 7805 芯片分别对控制系统和外 部设备进行供电。③滤波。在 7805 芯片的输入、输出端分别并联 104 贴片 电容和 10μFF 的电解电容，过滤高频、低频信号。 3.软硬件模块开发流程和界面程序 (1)图像处理模块：照相机实时捕捉图像，处理转化后和初始图像进行处 理比较，找出图像中差异的位置通过 TCP 传输。 (2)TCP 通信模块：视觉系统通过以太网连接贝加莱控制器，控制器可以 作客户机或服务器实时传输数据，：定义结构体用于视觉系统传输位姿给机 器人和机器人实时反馈位姿和信号状态数据给视觉系统。 (3)位置转换模块：把视觉系统的位姿转换为机器人的位姿传输给机器人， 控制机器人运行。 (4)轨迹规划模块：进行运动轨迹规划和速度规划，根据机器人当前的位 置和目标位置，选择最优的运动轨迹(直线、圆弧、不规则曲线等运动轨迹)， 然后对轨迹、速度进行插补，插补值调用机器人运动学算法计算轨迹的可靠 性，再把实时插补的位置、速度传送给运动控制模块。 (5)运动控制模块：根据实时插补的值结合加速度、加加速度等控制参数 给驱动器。 (6)伺服模块：根据控制器所发送数据，结合各伺服控制参数，驱动电机 以最快响应和速度运行到各个位置。 4.机器人精度标定和视觉软件处理 4.1 精度标定 精度的标定包括机器人精度标定 和机器人相对于视觉照相机位置标定 。 机器人运动前，需要用激光跟踪仪标定准确各轴杆长、零点、减速比、耦合 比等机械参数，给运动学、控制器系统，机器人才能按理论轨迹运行准确。 行到指定点。 通过三点法、六点法标定机器人相对于视觉照相机的 X、Y、Z 方向距离给位置转化模块，确定机器人坐标系相对于照相机坐标系的转化关 系。 4.2 视觉处理软件 包括固定视觉系统标定模块和移动视觉系统标定模块 。视觉系统安装在 固定位置相当于给机器人建立照相机一个用户坐标系，此模块用于运算机器 人和固定视觉系统之间位姿转换关系。视觉系统安装在机器人末端法兰位姿 相当于给机器人建立照相机一个工具坐标系，随着机器人运动而实时改变位 置，此模块用于运算机器人和动态视觉系统之间位姿转换关系。 实时处理传 输机器人、视觉系统和以太网的运行通信状态以及出错状态处理。 4.3 人机界面设计及实现 当机器人出现故障，不能自动移动位置时，比如碰到硬件限位或出现碰 撞现象时，此时可以进入手动页面，选择机器人操作，移动机器人到指定位 置。对于新建码垛工艺线，需要配置系统参数、位置信息、以及产品参数， 等必要的信息。码垛数据编辑与创建的功能，产品覆盖了袋子、箱子，以及 可变数量抓取的功能。可以添加产品数量，改变产品方向，单步数量修改， 产品位置移动以及旋转等设置。本页面中，示例生成了每层五包的袋装产品， 编号从 1 到 5，可以通过调整编号的顺序，达到改变产品的实际码垛顺序。 5.结束语 总之，在进行机器人的设计过程中，要根据设计的用途进行针对性的设 计，对于设计过程中出现的问题要及时的采用上述的思维方法进行解决，随 着机器智能化的推广，无疑机器人的设计在未来会有更广阔的天空。 参考文献： [1]张海平，陈彦. Wincc 在打包机人机界面中的设计与应用[J].].HM].I 与工 业软件，2012(3)：70-72. [2]朱华栋，孔亚广.嵌入式人机界面的设计[J].].中国水运，2008(11)： 125-126. [3]金长新，李伟.基于 Windows CE 的车载电脑系统人机界面的实现[J].]. 微计算机信息，2005(21)：132-134. 机器人的科技论文篇三：《浅谈 igm 焊接机器人的故障处理》 [摘 要]机器人技术综合了计算机、控制理论、机构学、信息和传感技术、 人工智能等多学科而形成的高新技术。本文通过介绍 igm 焊接机器人的工作 原理，以及在实际工作中机器人的常见故障现象，对故障产生的原因进行分 析，并提出了相应的维修方法。 [关键词]igm 焊接机器人 工作原理 故障处理 0 前言 机器人技术是综合了计算机、控制理论、机构学、信息和传感技术、人 工智能等多学科而形成的高新技术。这门新型技术的介入，对维修技术人员 提出了更高要求。如何保证焊接机器人的可靠性、稳定性，发挥机器人的最 大优势，针对机器人的故障维修及设备维护保养工作就尤显重要。 1 igm 焊接机器人组成及工作原理 1.1 igm 焊接机器人的组成