机械装备设计制造综合技能大赛 设 计 说 明 书 姓名：孙小平洪耀林徐海昌 指导老师：黄伟玲 2014年9月17日 江西·赣州
摘要 随着计算机技术，人工智能技术的迅速发展以及智能采集器的不断改进和推陈出新，智能信息采集装置已经取得了很大进展。但是对于应用比较复杂通用性较高的全自动信息采集车还没有突破性的进展。智能数据信息采集车的研究将会告别信息相互孤立缺乏联动性的现象，是一个复杂的，面向智能化的，不断发现的过程。近年来，很多关于信息采集的研究和设计，尤其是智能数据信息采集车更是吸引了很多人的眼球。对于智能信息采集车来说，不但要有环境信息获取功能，还要有对信息理解和信息处理的功能。对自动信息采集车的研究是针对环境空间的识别，然后建立相应数据通道，通过雷达和无线装置把获取的数据传送到终端。 智能信息采集车采用了应用范围广，性价比高的基于单片机的多数据通道采集系统，将来自传感器的信号通过转换器转换为数字信号后由单片机采集然后利用SPI通信将数据送到主机进行数据的存储后期处理与显示实现数据处理功能强大的智能化高端信息采集设备。 智能数据信息采集车是一个集自动驾驶、环境感知、规划决策等功能于一体的综合系统。它集中的运用了人工智能、导航、传感器及自动控制等技术；应用了计算机、信息传递、通信交流等现代装备，是典型的高新技术综合体。 关键词：智能信息采集车、智能化、传感器、数据通道、现代装备
第一章绪论 (1) 1.1 信息采集的现状及发展概述 (1) 1.2信息采集车国内外研究现状 (2) 1.3智能信息采集车的背景意义 (4) 1.4 设计要求及内容 (6) 第二章智能信息采集车的结构与工作原理 (6) 2.1 数据获取装置的设计 (6) 2.2 行走方案选择 (7) 2.3基本结构 (9) 2.4工作原理 (11) 第三章智能信息采集车的功能与特点 (12) 3.1 智能信息采集车的功能 (12) 3.2智能信息采集车的特点 (13) 第四章智能信息采集车的设计思路 (15) 4.1 基本工作思路 (15) 4.2动力选择思路 (15) 4.3设计后的调整 (16) 第五章总结与展望 (17) 参考文献 (18)
毕业设计（论文） 开题报告 题目：单片机控制单轴双轮自动平衡小车设计系别：电气工程系 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号 学生姓名： 指导教师： 2016年 3月
中原工学院信息商务学院 毕业论文（设计）开题报告 论文（设计）题目单片机控制单轴双轮自动平衡小车 姓名系别电气工程系专业 班级 电气121学号6 1选题目的和意义： 平衡车是一个不稳定、强耦合、非线性系统，对平衡车的研究有利于我们更熟练得运用自动控制理论，并且发展更可靠稳定的控制方法。在实际应用中，平衡车由于体积小，灵活方便，不管是在军用或者民用领域都有广阔的应用空间，两轮自平衡小车可以作为一种小范围的移动式服务平台。通过本课题的研究学习，会使自己更加了解单片机，熟悉电子电路，提升自己的对整个设计的把握，更透彻的掌握自动控制方法。 2本选题在国内外的研究状况及发展趋势： 国外方面：JOE 是瑞士研制的用DSP和FPGA 控制并基于倒立摆理论双轮车。通过倾斜传感器和倾角传感器来检测车体。通过电机上的编码盘检测电机的速度。采用了基于状态反馈的线性控制策略，车的运动被分解成直线和旋转运动，然后分析直线运动和旋转运动，得到电机需要的控制量，最终把控制量耦合叠加。他主要的设计思想依然是：使车子朝车体倾斜的方向运动来保持车身的平衡。主控芯片是HC11 微处理器，此处理器是David P.Anderson 专门的针对nBot 车设计的。传感器在得到车的车身信息后，再比例整合，当作模糊控制器的输入，按照之前设定的控制原则得到两个电机需要的PWM 电压。该控制只能能让小车平衡运动，而不能让小车自主直立。Segway 拥有更多的姿态传感器，它有5个陀螺仪传感器，然而事实是检测车身前倾斜只需要3个传感器就够了，其他的两个传感器只是增加安全性。传感器的信息会被传送到一个电路板，这个电路板是微处理器的集群，效率是个人电脑的三倍。这个集群是为了保证本载人平衡车在其中任何一个处理器出现问题时能报告错误，给驾驶者以处理问题的时间余量，保证了平衡车的安全性。 国内方面：哈工大尹亮制作的双轮移动车Sway，车身倾斜度采用AD 推出的双轴加速度传感器ADXL202 及反射式红外线距离传感器来获得。基于PWM 动态控制直流电机的速度。车与上位机间的数据通信使用PTR2000 超小型超低功耗高速无线收发数传MODEM。人机交互界面使用图形液晶点阵、方向摇杆、按键。依靠这些可靠并且完备
浅析工业机器人的自动生产线组建技术 现代科技的发展给人们生活带来了许多便利，越来越自动化的高科技服务于人们生活，使得人们生活质量得到不断的提高。同时，依靠现代科技在工业生产自动化的程度也越来越高，其中机器人就是最典型的代表。在工业自动化生产线上以机器人为核心成为工厂发展不可逆转的趋势，机器人的自动化将会更好的服务于生产建设中。工业机器人作为先进制造技术和自动化的典型代表，不仅对于先进制造业的发展具有重要的作用，而且对于高科技产业和传统产业的发展具有显著的促进作用。 标签：工业机器人；自动化生产技术；研究 作为新兴的高新技术产业和智能化产业，工业机器人产业具有一般的高新技术产业所表现的高投入、高技术、高风险、高回报等特征。随着我国制造业的不断升级，工业机器人在现今生产企业中占据着越来越重要的地位。工业机器人的自动生产组建技术是工业机器人应用的核心技术，通过对机器人的不断研究以实现工业机器人的生产组建设计。现如今，我国工业大规模的发展，人力成本在不断的增高，在日益激烈的市场竞争中，在生产过程中不断提高其生产效率、降低生产成本、有效提高产品质量是目前各制造业发展面临的主要严峻问题。在现代信息工业背景下，各个工业生产都特别将工业机器人应用于生产建设，目前，工业机器人在发达工业国家，已成为企业必不可少的设备之一。就我国而言，工业机器生产技术还处于比较低端的水平，所以文章通过对机器人在工业生产的技术进行简单的分析研究，希望和大家一起交流讨论学习。 1 工业机器人背景与技术认识 工业机器人是广泛使用的能够自主动作，且多轴联动的机械设备。它们在必要情况下配备传感器，其动作步骤包括灵活的转动都是在其编程控制的。它们通常配备有机械手、刀具或其他可装配的加工工具，以及能够执行搬运操作与加工制造的任务。 技术本质反映了人对自然的能动关系，其包括主要三种要素：材料、动力、控制。工业机器人的制作要求应满足其中以下的主要要求：安装面积小，工作空间大，快速完成任务。根据要求，材料应该选择高强度的不锈钢作为机械本体，以满足结构紧凑的要求。动力应选用电力系统，以满足快速响应的要求。控制则选用自动化电脑操作，以满足定位精度搞的需要。 2 工业机器人的构造 工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和传感装置构成，是一种防人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的光仪点一体化自动化生产设备，特别适用于工厂的多量高质的工业大生产，能按时完成工业任务的高效生产的机器人。
智能机器人实验报告1 学院：化学与材料科学学院 学号： 2015100749 姓名：朱巧妤 评阅人：评阅时间：
实验1 电驱动与控制实验 （一）实验目的 熟悉和掌握机器人开发环境使用，超声传感器、碰撞传感器、温度传感器、颜色传感器等常见机器人传感器工作原理与使用方法，熟悉机器人平台使用与搭建；设计一个简单的机器人，并采用多种程序设计方法使它能动起来。 （二）仪器工具及材料 计算机、机器人实验系统、机器人软件开发平台、编程下载器等设备。 （三）内容及程序 实验内容： （1）碰撞传感器原理与应用； （2）颜色传感器原理与应用； （3）测距传感器原理与应用； （4）温度传感器原理与应用； （5）熟悉开发环境使用与操作；设计一个简单轮式移动机器人，并使用图形化编程方式实现对机器人的控制，通过该设计掌握机器人开发平台的结构设计、程序设计等基本方法。 实验步骤： 1)首先确定本次要做的机器人为货架物品颜色辨别的机器人。 2)根据模型将梁、轴、插销、螺丝等零件拼装成一个货架台 3)将货架台安装上可识别颜色的摄像头，并装在控制器上方，将两个摄像头的连接线分 别插入控制器的传感器接口，将显示器连接线插入传感器接口。 4)拼装完成后将控制器连接电脑，在电脑上运用Innobot软件对机器人进行颜色识别动 作的编程，拖动颜色传感器模块，对应选择数码管接口以及两个摄像头的接口，使机器人能将货架台上物品的颜色反应到数码管上。 5)将所编程序进行上传。测试看机器人是否能将颜色反映到显示器上完成所编动作。
（四）结果及分析 使用梁和轴以及螺钉拼装出货架台。 将拼装好的货架台装到传感器上。
上海电力学院 关于巡检机器人的调研报告 院（系部）自动化工程学院 专业名称: 电机与电器 学生姓名: 杨雪莹 导师: 薛阳 2013 年 12 月
目录 1 巡检机器人的发展状况........................... 错误!未定义书签。 2 巡检机器人的应用............................... 错误!未定义书签。 高压线路巡检机器人.......................... 错误!未定义书签。 机器人仿真.............................. 错误!未定义书签。 巡检机器人越障.......................... 错误!未定义书签。 变电站巡检机器人............................ 错误!未定义书签。 校园巡逻机器人.............................. 错误!未定义书签。 3 总结 .......................................... 错误!未定义书签。参考文献 ........................................ 错误!未定义书签。
1 巡检机器人的发展状况 目前巡检机器人已在多个领域中应用，它的智能化推动着它在应用领域的市场前景将是越来越广，尤其是在电力行业。它在多种场合发挥着作用，如变电站，高压线路中等等。 2013年12月9号中山供电局经过三个多月的试运行，该局将“智能巡检机器人”正式投入到500千伏桂山巡维中心使用，开创南方电网公司首例无轨化设备巡视工作。传统的机器人需要铺设类似于火车轨道那样的磁轨，机器人就只能沿着磁轨作运动。而最新投入使用的机器人实现了无轨化运作，不需要铺设任何轨道，也无需进行任何基建工程，机器人就可以直接在日常的路面上运作，既省下基建施工的时间，又节约了投入成本。凭靠机器人配备的四驱越野底盘，还可以爬上30度的陡坡。该机器人上配备了激光扫描设备，可将站内的设备位置，道路扫描为地图，我们在后台为它规划好巡视路径后，它就可以按照指示去工作了。 机器人巡线最大的优点则是，无论白天黑夜还是刮风下雨，它都可以在没有人看管的情况下能自动自觉并出色完成一般日常巡视所包含的工作内容。这样一来，机器人不但减轻了工作量，而且在遇到严重故障或者恶劣天气时，它还可以降低工作人员的安全风险。 智能机器人还具有自动续航功能，当蓄电池电量低于设定值时，它将自动驶入存放室进行充电。据悉，中山供电局通过对智能巡检机器人进行了三个月的试用，已经收到不错的成效。此次正式投入使用，在南方电网公司尚属首例。 2013年11月11日上午，在国家知识产权局与世界知识产权组织举办的第十五届中国专利奖颁奖大会上，由国网山东电力科学研究院申报的外观专利“变电站巡检机器人”荣获外观专利金奖，成为5个金奖之一。这是国家电网公司历史上获得的第一个中国外观专利金奖，也是中国电力行业惟一当选的金奖。 变电站巡检机器人能够全天候全方位全自主对变电站设备进行无人值守巡检,从而代替繁重的变电站设备人工巡检,提高了变电站巡检的自动化、智能化水平,确保了智能电网的安全可靠运行。 该变电站巡检机器人产品外壳采用无污染、抗冲击、高绝缘的ABS树脂材料，具有较好的环保性和安全性；产品外观采用了“仿人”化创新性设计，整体颜色融合变电站“环境”因素，同时配以红色的机器人颈部绕圈与多色的告警指示灯
服务机器人定义、分类、特点及趋势系列介绍一、关于服务机器人的初步定义 严格来讲，服务机器人（资讯，视频）并没有国际上普遍认同的定义。如何将其与其他类型设备——特别是工业用操纵机器人——划定界限仍然存有争议。不过，国际机器人联合会（IFR）给出了一个初步定义。 服务机器人是指这样一类机器人，通过半自主或完全自主运作，为人类健康或设备良好状态提供有帮助的服务，但不包含工业性操作。 根据这项定义，工业用操纵机器人如果被应用于非制造业，也被认为是服务机器人。服务机器人可能安装，也可能不安装机械手臂，工业机器人也是如此。通常，但并不总是，服务机器人是可移动的。某些情况下，服务机器人包含了一个可移动平台，上面附着一条或数条“手臂”，其操控模式与工业机器人相同。 从2007年起，国际标准化组织（ISO）的一个工作小组便着手修订ISO 8373，最终将会给出关于服务机器人的官方正式定义。
二、服务机器人行业分类 1.护士助手 护士助手”是自主式机器人，它不需要有线制导，也不需要事先作计划，一旦编好程序，它随时可以完成以下各项任务：运送医疗器材和设备，为病人送饭，送病历、报表及信件，运送药品，运送试验样品及试验结果，在医院内部送邮件及包裹。 2.脑外科机器人 该脑外科机器人辅助系统是由北京航空航天大学、清华大学和海军总院共同研制开发的。1997年5月用该机器人为病人实施了首例开颅手术，到2000年11月已为140多位病人实施了这种手术。2000年11月在北京举办“中美医用机器人临床应用学术交流会”。 3.口腔修复机器人 这是一个由计算机和机器人辅助设计、制作全口义齿人工牙列的应用试验系统。该系统利用图像、图形技术来获取生成无牙颌患者的口腔软硬组织计算机模型，利用自行研制的非接触式三维激光扫描测量系统来获取患者无牙颌骨形态的几何参数，采用专家系统软件完成全口义齿人工牙列的计算机辅助统计。另外，发明和制作了单颗塑料人工牙与最终要完成的人工牙列之间的过渡转换装置——可调节排牙器。 4.进入血管机器人 5.智能轮椅 机器人轮椅主要有口令识别与语音合成、机器人自定位、动态随机避障、多传感器信息融合、实时自适应导航控制等功能。 6.爬缆索机器人 7.户外清洗机器人 随着城市的现代化，一座座高楼拔地而起。为了美观，也为了得到更好的采光效果，很多写字楼和宾馆都采用了玻璃幕墙，这就带来了玻璃窗的清洗问题。其实不仅是玻璃窗，其它材料的壁面也需要定期清洗。 8.消防机器人 常言道水火无情，这其中道出了水火对人类的威胁及人们对水火的无奈。提起火灾，人们会联想起一起起悲剧。据有关部门统计，仅1995年一年我国就发生火灾38000起，死亡2233人，受伤3770人，直接经济损失10.8亿多元。1997年发生火灾14万余起，死亡2722人，伤4930人，造成财产损失15.4亿元。多么触目惊心的数字啊! 三、服务机器人的现状及其发展趋势
河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 扣号： 姓名：流星 2014 年 10 月 1 日
目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一
步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势
一、机器人擂台赛 1、实训目的 机器人擂台赛的目的在于促进智能机器人技术（尤其是自主识别、自主决策技术）的普及。参赛队需要在规则范围内以各自组装或者自制的自主机器人互相搏击，并争取在比赛中获胜，以对抗性竞技的形式来推动相关机器人技术在大学生、青少年中的普及与发展。可以用自己设计的机器人来参加擂台赛，同时掌握这个环节所展现出来的机器人技术。 机器人擂台赛未来的发展目标是：比赛中，两个使用双腿自主行走的仿人形机器人互相搏击并将对方打倒或者打下擂台。? 2、实训要求 在指定的大小擂台上有双方机器人。?双方机器人模拟中国古代擂台搏击的规则，互相击打或者推挤。如果一方机器人整体离开擂台区域或者不能再继续行动，则另一方获胜。机器人大小要求长、宽、高分别不能超过30cm、30cm、40cm 。 比赛场地大小为长、宽分别为是 2400?mm的台，台上表面即为擂台场地。有黑色的胶布围成。?比赛开始后，?围栏内区域不得有任何障碍物或人。? 3、比赛规则分析? 我们需要吃透比赛规则，然后才能在比赛规则允许的范围内，尽量让我们的机器人具有 别人不具有的优势。对上述的比赛规则分析得到以下几个重点：? 3、1需要确保自己不掉下擂台
需要有传感器进行擂台边沿的检测，当发现机器人已经靠近边沿立刻转弯或者掉头。擂 台和地面存在比较大的高度差，我们通过测距传感器很容易发现这个高度落差，从而判断出 擂台的边沿。如图所示，在机器人上安装一个测距传感器，斜向下测量地面和机器人的 距离，机器人到达擂台边沿时，传感器的测量值会突然间变得很大。由于红外测距传感器使 用方便，并且“创意之星”控制器可以接入最多 8 个红外测距传感器，我们可以将它作为首选方案。? 擂台地面时有灰度变化的，我们可以在机器人腹部安装一些灰度传感器，来判读机器人 覆盖区域的灰度变化，从而判读机器人相对场地的方向。可以通过整体灰度值来判读机器人 的位置是不是靠近边沿，如果机器人靠近边沿就转弯后者后退。? 3、2需要及时的发现敌方 这里我们使用红外接近开关作为寻找敌方的方案并不算优秀，红外接近开关的有效测量范围是 20cm，20cm 之外的物体是察觉不到的。我们可以改成红外测距传感器，它的有效测量范围是 10‐80cm，比较适合我们当前的使用场合。? 3、3需要迅速的推动敌方，将敌方退下擂台 我们可以想象，两只斗牛相互推挤，赢的一定是力气比较大的一方。?
××××学院 毕业设计说明书 题目智能巡线机器人设计 学生 系别机电工程系 专业班级机械设计制造及其自动化机电03.3班学号 指导教师
××××学院 毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：智能巡线机器人设计 系：机电系专业：机械设计制造及其自动化（机电一体化） 班级：学号： 学生：指导教师： 接受任务时间 教研室主任（签名）系主任（签名） 1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 1.总体方案设计； 2机械整体设计； 3.控制设计； 4编写设计说明书； 2．指定查阅的主要参考文献 1.《机器人控制电子学》 2.《机器人探索》 3.《机器人的创意设计与实践》 4．《MSP430系列——FLASH型超低功耗16位单片机》 （电子和机械方面的书）
近年来机器人的研究和应用已经不仅仅局限于军用领域。许多应用于军用机器人上的成功技术已经在民用机器人中得到了一定的应用。在工业机器人的基础上，运用了传感器技术和单片机智能控制技术，设计出了一种能自动运送货物的职能巡线机器人。 论文首先对智能巡线机器人总体设计方案进行叙述，阐述其各要素的工作原理，然后就整个智能巡线机器人系统划分为五个模块，分章节对各个模块设计制作进行阐述。 机器人机械结构部分，通过分析常用的车轮驱动配置方式，择优选择了前排安装两个万向轮、后排安装两个独立驱动轮的设计方案，充分考虑到了巡线的简易性和稳定性。 机器人传感器接口与驱动电路部分，详细阐述了光电传感器检测信号原理，叙述了设计所采用的光电传感器接口电路详细设计方案，分析了传感器采用该种布局方案的原因。针对机器人的机械特性和速度要求，选用了L298N驱动芯片驱动电机，分析了它的优缺点和可行性。 机器人主控系统硬件部分阐述了主控芯片选型，主控电路设计方案，以及相应的接口说明。软件部分在MSP430平台上实现了快速、稳定、准确的巡线方法。 关键词:机器人；巡线；光电检测；PWM驱动。
工业机器人 ——关节型机器人 摘要：传统的工业机器人一般是由机座、腰部、大臂、小臂、腕部和手部以串联方式联接而成的开式链机器人机构，也称为串联式机器人。该机器人结构简单，刚度、精度好，控制容易，响应快，成本低，在电子行业中用来尽享装配接插件的工作，得到了迅速发展。 关键词：串联式、自由度、空间运动 前言：工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。可以接受人类指挥，同时也可以按照预先编译程序运行，在多个行业领域内广泛运用着。 随着机器人机构学的发展，工业机器人的种类越来越繁多，但从机器人机构学的角度范围来分，可分为串联式机器人、并联式机器人以及串联并联混合式的混联机器人三大类。 串联式工业机器人的最典型结构是将开式运动链装在固定的机架上。这类机 器人称为关节型工业机器人。如图所示 为典型的关节型工业机器人： 此类机器人的组成元素主要是刚 性连杆及运动副，也成为机械手或操作 器。在机械手的末端，固定着一个夹持 式手爪，称为末端执行器。末端执行器
可以是焊枪、油漆喷枪、钻头、自动螺母扳手等，可按工作需要随时更换。 对于此种关节型机器人来说，它由机身、臂部、腕部、手部等部分组成。各部分功能是模仿人的手臂来描述定义的。其中机身相当于人的身躯，起支撑作用，并用于安装驱动装置等部件，相当于一个机架。臂部相当于人的大臂小臂，是主要执行部件，其作用是用来支撑腕部和肘部，并带动它们一起在空间运动，从而带动手部按一定轨迹运动。腕部相当于人的手腕，是连接臂部和手部的部件，其作用是调整和改变手部在空间的方位。手部相当于人的手部，是操作器的末端执行部件，其作用是握住所需要的物件或对象。 在典型的串联关节型机器人中，每 个转动关节或移动关节的位置都由一个变 量来确定，即每个转动关节或移动关节的 自由度为1。整个机器人的自由度数目等 于各运动部件自由度的总和。 图示机器人为典型的6自由度关节 型串联机器人。其中臂部是由腰关节、肩 关节以及肘关节3个关节，合计3个自由 度组成。腕部是由绕腕部自身轴旋转、腕 的上下摆动以及腕的左右摆动3个关节，合计3个自由度组成。即，整个机器人的总自由度为6个自由度。手部开合运动有时也称为半个自由度。 此机器人的主要运动是由臂与腕的运动来实现的，臂部运动用于完成主运动，腕部运动用于调整手部在空间的姿态。
1引言 1.1设计目的 机器人可以干人不愿意干的事，把人从有毒的、有害的、高温的或危险的，这样的环境中解放出来，同时机器人可以干不好干的活，比方说在汽车生产线上我们看到工人天天拿着一百多公斤的焊钳,一天焊几千个点，就重复性的劳动，一方面他很累，但是产品的质量仍然很低；另一方面机器人干人干不了的活，这也是非常重要的机器人发展的一个理由，比方说人们对太空的认识，人上不去的时候，叫机器人上天，上月球，以及到海洋，进入到人体的小机器人，以及在微观环境下，对原子分子进行搬迁的机器人，都是人们不可达的工作。 机器人是一个具有有类人的功能，比如说作业功能；感知功能；行走功能；还能完成各种动作，还有一个特点是根据人的编程能自动的工作，这里一个显著的特点，就是可以编程，改变工作、动作、工作的对象和工作的一些要求。是人造的机器或机械电子装置，所以这种机器人仍然是个机器。但是目前还没有一个统一的有关机器人定义，一般来说认为机器人是计算机控制的可以编程的目前能够完成某种工作或可以移动的自动化机械，这是美国工程师协会定的一个定义，但日本和其他国家也对机器人有不同的看法，从完整的更为深远的机器人定义来看，应该更强调机器人智能，所以又提出来机器人的定义是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。那么这给机器人提出来更高层次的要求，所以要求设计出机器人。 1.2设计背景 首先我介绍一下机器人产生的背景，机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。 另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。 “迎宾机器人”是一个机电结合的制作。在现实当中，当客人来到门口时，会向客人热情的说一句“欢迎光临”，同时记下进入人数，同样当有客人从门口离
双轮直立自平衡机器人Sway研究报告 本设计采用两块Cygnal公司推出的C8051F005单片机分别作为“双轮直立自平衡机器人”（以下命名为Sway）和人机交互上位机的控制核心。车体倾斜角度检测采用AD公司推出的双轴加速度传感器ADXL202及反射式红外线距离传感器。利用PWM技术动态控制两台直流电机的转速。上位机与机器人间的数据通信采用迅通生产的PTR2000超小型超低功耗高速无线收发数传MODEM。人机交互界面采用240*128图形液晶点阵、方向摇杆及按键。基于这些完备而可靠的硬件设计，使用了一套独特的软件算法，实现了Sway的平衡控制与 数据交换。 “双轮直立自平衡机器人Sway研究报告 作者：哈尔滨工程大学尹亮 摘要 本设计采用两块Cygnal公司推出的C8051F005单片机分别作为“双轮直立自平衡机器人”（以下命名为Sway）和人机交互上位机的控制核心。车体倾斜角度检
测采用AD公司推出的双轴加速度传感器ADXL202及反射式红外线距离传感器。利用PWM技术动态控制两台直流电机的转速。上位机与机器人间的数据通信采用迅通生产的PTR2000超小型超低功耗高速无线收发数传MODEM。人机交互界面采用240*128图形液晶点阵、方向摇杆及按键。基于这些完备而可靠的硬件设计，使用了一套独特的软件算法，实现了Sway的平衡控制与数据交换。 本设计的主要特色： 1.高速（25MIPS）低功耗的SOC单片机为各种复杂 算法的实现提供了保障，丰富的片内外设为高速数据采集及PWM调制信号的生成提供了方便，片内温度传感器方便对温度的采集。片内JTAG功能为程序的调试及对系统的现场编程提供了方便。 2.高效的H型PWM电路提高了电源的利用率，实现了 电机的平滑变速。 3.双轴加速度传感器及光电传感器的使用提高了车体 倾斜角度检测的精度，差分算法的应用提高了系统的抗干扰能力。 4.优化的软件算法，智能化的自动控制使车体运动准确 平稳。 5.高速的无线数据传输给各种远程数据采集和智能控 制提供了保障。
工业机器人的自动生产线组建技术 发表时间：2019-08-11T11:35:42.743Z 来源：《防护工程》2019年9期作者：刘镜钊[导读] 完成基于工业机器人的自动生产线控制架构设计，该控制架构对相关的工业机器人生产线组建控制具有一定的借鉴意义。 广东利迅达机器人系统股份有限公司摘要：现代科技的发展给人们生活带来了许多便利，越来越自动化的高科技服务于人们生活，使得人们生活质量得到不断的提高。同时，依靠现代科技在工业生产自动化的程度也越来越高，其中机器人就是最典型的代表。在工业自动化生产线上以机器人为核心成为工厂发展不可逆转的趋势，机器人的自动化将会更好的服务于生产建设中。工业机器人作为先进制造技术和自动化的典型代表，不仅对于先进 制造业的发展具有重要的作用，而且对于高科技产业和传统产业的发展具有显著的促进作用。关键词：工业机器人；自动化生产技术；研究 作为新兴的高新技术产业和智能化产业，工业机器人产业具有一般的高新技术产业所表现的高投入、高技术、高风险、高回报等特征。随着我国制造业的不断升级，工业机器人在现今生产企业中占据着越来越重要的地位。工业机器人的自动生产组建技术是工业机器人应用的核心技术，通过对机器人的不断研究以实现工业机器人的生产组建设计。现如今，我国工业大规模的发展，人力成本在不断的增高，在日益激烈的市场竞争中，在生产过程中不断提高其生产效率、降低生产成本、有效提高产品质量是目前各制造业发展面临的主要严峻问题。在现代信息工业背景下，各个工业生产都特别将工业机器人应用于生产建设，目前，工业机器人在发达工业国家，已成为企业必不可少的设备之一。就我国而言，工业机器生产技术还处于比较低端的水平，所以文章通过对机器人在工业生产的技术进行简单的分析研究，希望和大家一起交流讨论学习。1工业机器人背景与技术认识工业机器人是广泛使用的能够自主动作，且多轴联动的机械设备。它们在必要情况下配备传感器，其动作步骤包括灵活的转动都是在其编程控制的。它们通常配备有机械手、刀具或其他可装配的加工工具，以及能够执行搬运操作与加工制造的任务。技术本质反映了人对自然的能动关系，其包括主要三种要素：材料、动力、控制。工业机器人的制作要求应满足其中以下的主要要求：安装面积小，工作空间大，快速完成任务。根据要求，材料应该选择高强度的不锈钢作为机械本体，以满足结构紧凑的要求。动力应选用电力系统，以满足快速响应的要求。控制则选用自动化电脑操作，以满足定位精度搞的需要。 2 工业机器人的构造 工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和传感装置构成，是一种防人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的光仪点一体化自动化生产设备，特别适用于工厂的多量高质的工业大生产，能按时完成工业任务的高效生产的机器人。 2.1 操作机 通过有限元分析、模态分析及其仿真设计等现代设计方法的运用，机器人操作机基本能实现优化设计。 2.2 控制器 通过软件和全数字操控，实现对机器人自动化的操作，随着科学技术的发展，控制器的性能也在不断的提高和发展，它能实现对机器人全方位精准的控制，以达到其目的和要求。 2.3 传感配置 激光传感器、视觉传感器和力传感器在机器人系统中已得到成功应用，并实现焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等，这样就提高了机器人的作业性能和对环境的适应性能。 2.4 并联机构 采用并联机构，利用机器人技术，实现高精度测量及加工，这是机器人技术向数控技术的拓展，为将来实现机器人和数控技术一体化奠定了基础。 2.5 网络通信 机器人控制器以实现了网络的连接，这样使机器人由过去的独立应用向网络化应用迈进了一大步，也使机器人由过去的专用设备向标准化设备的发展。 3 自动化生产线组建研究的技术机器人在自动化生产的应用典型就是自动化生产线成套装备。自动化成套装备是指以机器人为核心，以信息技术和网络技术为媒介，将所有设备连接到一起而形成的大型自动化生产线。它是先进制造装备的典型代表，是发展先进制造技术实现生产线的数字化和网络化的智能化的重要手段。那么它的技术其主要表现在以下几个方面：（1）利用现代网络技术进行远程控制，对工业机器人进行操作控制，实现生产线在线检测和监控，对产品进行质量监控，使得产品的质量得到有效的保证，这样既有利于生产的自我控制和调整，同时，也保证其生产效率。（2）建立起资源管理信息系统，对产品制造工艺和企业的资源管理进行相互连接，对产品工业技术进行不断更新和提高，从而达到对生产技术的实时监测，这样保证了该企业产品制造的全制动化信息平台。（3）利用定位系统对生产线进行快速整定，建立起完整的制造过程信息技术。这样既方便实现生产线现场安装精度测试技术，又达到完全的透明。通过实现网络控制管理智能技术，对各个环节进行指导处理，这样就能及时性的处理临时性的问题。（4）自动化柔性生产系统管理技术。企业生产流程中管理与控制信息的集成，是实现企业管理控制一体化和柔性自动化的基础。通过这技术分析，建立一种信息集成系统结构及其功能模型，提出现场总线的开放式控制系统，建立控制系统分层式体系结构，使其与信息管理系统实现无缝接口。我国在近几年机器人自动化生产已经不断出现，并给用户带来了显著效益。目前我国已经建立了多条弧焊机器人生产线、装备机器人生产线、喷涂生产线和焊装生产线。随着我国工业企业自动化水平的不断提高，机器人自动化线的设厂也会越来越大，并逐渐成为自动化生产线的主要方式。我国机器人自动化生产线装备市场刚刚起步，而国内装备制造业正处于由传统装备向先进制造装备转型的时期，这就给机器人自动化生产线研究开发者带来了巨大商机。4工业机器人的组建生产线技术
一、机器人的定义 美国机器人协会（RIA）的定义: 机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用的装置，通过可编程序动作来执行种种任务的、并具有编程能力的多功能机械手。 日本工业机器人协会(JIRA—Japanese Industrial Robot Association)：一种带有存储器件和末端执行器的通用机械，它能够通过自动化的动作替代人类劳动。(An all—purpose machine equipped with a memory device and an end—effector，and capable of rotation and of replacing human labor by automatic performance of movements．) 世界标准化组织(ISO)：机器人是一种能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务的机器。(A robot is a machine which can be programmed to perform some tasks which involve manipulative or locomotive actions under automatic control．) 中国(原机械工业部)：工业机器人是一种能自动定位控制、可重复编程、多功能多自由度的操作机，它能搬运材料、零件或夹持工具，用以完成各种作业。 二、机器人定义的本质： 首先，机器人是机器而不是人，它是人类制造的替代人类从事某种作业的工具，它能是人的某些功能的延伸。在某些方面，机器人可具有超越人类的能力，但从本质上说机器人永远不可能全面超越人类。
巡线机器人中传感器的运用 参加Roborave机器人大赛不仅可以锻炼参与者解决问题能力，实践动手能力，还能训练其工程思维能力。我们都知道，在数学上对于一个问题有许多解法，答案不是唯一的。工程上也是如此，解决问题的方法有很多，其中，容错率和效率就是要考虑的重要指标。这里我想讨论一下如何把机器人巡线和在箱子里放固定数量的乒乓球做到又快又好，以下是我在准备参加比赛和在比赛时所用的不同方案，经过学习和比对得出的一些心得。 （图为清华教授姜玉芹、毛勇现场指导照片） 大赛机器人的运行环境是大赛的场地，比赛时场地的情况将非常复杂，因此，机器人必须知道自己当前的位置才能决定要执行怎样的动作，定位是大赛机器人各种性能发挥的基础，也是机器人全场路径自动规划的基础。我们在Roborave 机器人大赛中运用基于巡线技术的定位方案对大赛机器人来讲是一种比较可靠和有针对性的方案。 Roborave对于巡线的要求并不高，用一个巡线传感器和最简单的if语句就可以完成。传感器需要在黑线内，因为它靠识别黑线上的白色来进行巡线的。这个时候你会发现小车虽然可以前进，但是会大幅度的左右摇摆，而且遇到一条以上的黑线比如路口就无法判断方向了，并且小车速度不能过快，因为当速度过快时，它会冲出范围原地快速转圈，而转速很快时，小车没有足够的时间识别并做出反应，导致很难继续巡线，任务必然失败。多加一个传感器就成了一个很好的解决方案。当我们有两个传感器时，可以同时进行巡线，当两个传感器都感应到线的时候可以判定为路口然后停下，随机进入一个再判断是否正确的入口，如果不是则掉头。 当选择用两个传感器时，就可以完成Roborave的巡线要求，并有一定的判断能力，但是在只有两个传感器的情况下，运行速度会受到很大的限制。如果速度过快，小车会冲出跑道，黑线不在两个传感器以内，就无法自主返回。如果使用更多的传感器提高冗余，进一步提高容错率，就可以使小车加速。即使黑线不在车最内侧的传感器范围内，也就是冲出来跑道，依然可以通过外侧的传感器加大小车的转向角度和速度使小车返回原位。通过多次实验，我们用五个传感器完美的实现这个功能，为了使小车在转向时更快，可以在小车的最外侧靠小车中间的地方再加两个传感器，功能是进行直角转弯。 我们在比赛中用于巡线的传感器组合是由多组反射式红外光电传感器组成，组与组之间的工作相互独立。其工作原理是：红外发射管发射一定强度的红外光，接受管用来检测反射光的强度，由于场地的光线和黑色引导线的颜色相差很大，因此，引导线上的反射光强度和场地的反射光强度就会有较大的差别，这些都会影响传感器的测量结果。因此在设计时采用了对对典型值进行实地反复测量的方法。将一个场地的2个典型反射光强度进行反复采样，然后将结果存入控制器的flash中，作为比赛时的典型值，即实现对场地反光强度的记忆。
服务机器人轻量化手臂的优化设计 李桂琴王燕徐新虎金国军李明何斌 上海大学上海市机械工程与机器人重点实验室上海200072 摘要：针对服务机器人手臂轻量化要求，设计一种新型的5自由度服务机器人手臂，并用CAD／CAE软件完成从建模到分析的全过程。结合实际使用要求，设计采用了5自由度的关节型机器人结构方案；根据选用的电机和减速器进行UG参数化建模；并在此基础上，运用HyperWorks分析了该机器人手臂关节连接件的强度和刚度，并得到了拓扑优化方案。在方案设计阶段对设计进行分析和验证，得到很好效果，并做出实验样机。 关键词：轻量化，有限元分析，拓扑优化，HyperWorks 1 引言 机器人是机械、传感器、计算机、通信和自动控制等多项技术集成的机电一体化产品。目前，世界各国在机器人研究方面有一个共同的趋势：那就是把机器人产业由工业机器人向服务机器人推进，力争使机器人更多地融入家庭和人们的生活。 在服务型机器人领域，轻量化设计扮演了一个非常重要的角色。这些机器人系统通常工作在人类的生活环境中，比如厨房和病房等。与传统的工业机器人被限定在一个工作空间里相比，它需要与人协同来完成工作，因此轻量化设计在多个方面便体现出其优势。例如，轻型的手臂发生碰撞时比质量大的手臂会造成较小的危害。另外，轻量化的另一结果就是能够提高能量效率，减少机器人执行任务时能量的消耗。对于依靠自身有限能源来维持日常工作的服务机器人而言，能量效率的问题对其显得尤为重要。 一般而言，设计这类轻量化手臂需要用机电一体化的思想，并使其具有质量轻、载重比大、体积小、控制灵活、通用性好的特点。轻量化结构手臂样机需要具有自身动作功能，并具有与机器人本体集成后完成相应功能的能力。 目前一般机器人手臂采用常规的与工业机器人相似的结构形式，但从机器人的功能要求及其扩展需求来看，如何对其结构进行优化，实现轻量化是一个重要的研究课题，这里主要进行手臂结构的轻量化技术研究，采用5个手臂自由度，手部抓重2KG。 2 自由度轻量化手臂研究 设计的机械手臂采用模块化的轻型旋转关节，使服务机器人手臂动作灵活、运动惯性小，能安全、平稳、高效地执行服务动作。总体布局与示意如图1所示：
搬运机器人结构设计与分析 摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作。 本课题主要对搬运机器人的机械部分展开讨论，对原有的机械结构提出了新的改进方法，并把现在的新技术应用到本课题中，从而使得搬运机器人更加适用于现在的工业工作环境。通过详细了解搬运机器人在工业上的应用现状，提出了具体的搬运机器人设计要求，并根据搬运机器人各部分的设计原则，进行了系统总体方案设计以及包括：机器人的手部、腕部、臂部、腰部在的机械结构设计。此搬运机器人的驱动源来自液压系统，执行元件包括：柱塞式液压缸、摆动液压缸、伸缩式液压缸等。通过液压缸的运动来实现搬运机器人的各关节运动，进而实现搬运机器人的实际作业。 关键词：搬运机器人；液压系统；机械结构设计；操作
Abstract In the modern large-scale manufacturing industry,enterprises to improve productivity, and,guarantee product quality, as an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. Industrial robot technology standards and application level, to a certain extent, reflect a level of national industrial automation. Currently, Industrial robot mainly tasked with welding, spraying, handling and stacking, repetitive and intensity of significant work. The subject of the main part of the handling of their machinery discussions, and on the original mechanical structure proposed for the new improved method, which makes the handling robot is more applicable to the present industrial working environment.Through a detailed understanding of the robot in the industrial application,to propose specific handling robot design requirements,and according to the robot design principles of various parts, for the system as well as including:the robot's hand, wrist, arm, waist, the design of mechanical structures.The transfer robot driven by the source from the hydraulic system, and the implementation of components including:plunger hydraulic cylinders, hydraulic cylinders, swing, telescopic hydraulic cylinders, etc.Through the hydraulic cylinder movements to implement the joint transport robot motion,And realize the operational handling robot. Keywords：Transfer robot；Hydraulic System；Mechanical Design；Operating