类人机器人
摘要:类人机器人是一类能双足行走的智能机器人，集机、电、材料、计算机、传感器、
控制技术等多门学科于一体，是一个国家高科技实力和发展水平的重要标志。因此，世
界发达国家都不惜投入巨资进行开发研究。日、美等国都在研制仿人形机器人方面做了
大量的工作，并已取得突破性的进展.我国也在研究出了自己的类人机器人，但是与欧美
国家存在很大的差距。
关键词：类人型机器人；智能；材料技术；控制技术
Humanoid Robot
Abstract: Humanoid robotis a kind ofintelligent one whichcan be bipedalwalking,
combining mechanical, electrical, materials, computers, sensors,control technologyand
othersubjectsin one. It is a flag ofnationalhigh-techstrength andan important indicator
ofthe level of development. Therefore, the developed countrieshave investedheavily
inresearch and development of humanoid robots.Japan, the United States and other
countries have done a lot of work in the development of humanoid robot, and have
achieved a breakthrough. China has also produced its own humanoid robot, but there is a
biggapwith the west countries.
Keywords: humanoid robot;intelligent; materials technology; control technology
1 引言
类人机器人是一类能双足行走的智能机器人，集机、电、材料、计算机、传感器、控制技术等多门学科于一体，是一个国家高科技实力和发展水平的重要标志。机器人技术正在走出制造车间步入人们的日常生活空间，崭新的机器人工业曙光初现。
类人机器人是外观和功能与人一样的智能机器人。它能模仿（甚至超过）人的构造和行为，有着各式各样的形状和尺寸，从具有人的尺寸的双腿机器人到类似人的感觉和表情的独立的机器人头颅[1,2]。
自然界的事实，仿生学以及力学分析表明，类人机器人与轮式履带式机器人相比，有许多突出的优点和它们无法比拟的优越性它的特性主要体现以下方面：（1）类人机器人能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力，能够方便的上下台阶及通过不平整、不规则或较窄的路面它的移动盲区很小。
（2）类人机器人的能耗很小。因为该机器人可具有独立的能源装置，因此在设计时就应充分考虑其能耗问题，机器人力学计算也表明，足式机器人的能耗通常低于轮式和履带式。
（3）类人机器人具有广阔的工作空间。由于行走系统的占地面积小，而活动范围很大，所以为其配置的机械手提供了更大的活动空间，同时也可使机械手臂设计得较为短小紧凑。
（4）双足行走是生物界难度最高的步行动作。但其步行性能却是其它步行结构所无法比拟的，所以仿人机器人的研制势必要求并促进机器人结构的革命性的变化同时有力推进机器人学及其它相关学科的发展[3]。
2 国内外类人机器人研究概况
2.1国外概况
2.1.1 日本早稻田大学
日本早稻田大学加藤一郎教授在日本首先展开了双足机器人[3]的研制工作。1969年研
制出WAP-1（WasedaAuicmaticPedipulator）平面自由度步行机。该机器人具有六个自由度，每条腿有髋、膝、踝三个关节，利用人造橡胶肌肉为关节通过注气、排气引起肌肉收缩牵引关节转动从而迈步。由于气体的可伸缩性，该机器人行走不稳定。1971年，加藤一郎又研制出了WAP-3型双足机器人，仍采用人造肌肉驱动，能在平地斜坡和阶梯上行走，具有11个自由度。1971年加藤实验室研制出WAP-5双足步行机器人，该机器人采用液压驱动，具有11
个自由度。下肢作三维运动，上躯体左右摆动以实现双足机器人重心的左右移动。该机器人重130kg，高0.9m，可载荷30kg，实现步幅15cm，每步45s的静态步行。1973年加藤等人在WAP-5的基础上配置机械手及人工视觉、听觉装置组成自主式机器人WABOT-1。加藤等人
于1980年又推出WL-9DR（Dynam’s Refine）双足机器人。该型机器人采用预先设计步行方
式的程序控制方法，用步行运动分析及重复实验设计步态轨迹，用以控制机器人的步行运动。该机器人采用以单脚支撑期为静态，双脚切换期为动态的准动态步行方案。实现了步幅45cm，每步9s的准动态步行。1984年，在以前研究的基础上推出W ABOT-2。1986年，加藤实验室
又研制成功了WL-12（R）步行机器人。该机器人通过躯体运动来补偿下肢的任意运动，在躯体的平衡作用下，实现了步行周期1.3s，步幅30cm的平地动态步行。
图1 日本早稻田大学WABOT-1（1973）和WABOT-2（1984）
Fig.1 WABOT-1(1973) and WABOT-2(1984)(Courtesy of Humanoid Robotics Institute,Waseda University)
2.1.2本田ASIMO
日本本田公司研究宗旨是：机器人应该要与人类共存并合作，做人类做不到的事，开拓机动性的新领域，从而对人类社会产生附加价值。从1986年开始研究双腿的行走机理，推出可以双腿行走的机器人E0，成功的实现了双腿的交替运动。但是，每步行走的时间为5s，而且它只能沿着直线缓慢的行走。1987-1991年，研制出器人E1-E3，实现了双腿的快速行走。为了获得快速行走步伐的目的，有必要研究人类是如何行走的。于是，本田公司对人类的行走进行了彻底的研究和分析，同时对动物的行走以及其他的行走方式也进行了研究，还对行走时关节的活动和位置进行研究。基于以上研究数据，设计了快速行走的程序，并将其安装在机器人上，然后进行测试，E2机器人达到了在平坦地面上1.2km/h的水平。1991-1993年，本田公司研制机器人E4-E6，完成两条腿的基本功能，实现了两腿稳定的行走技术。E5实现了完善的行走节奏，甚至在坡地和台阶上均可稳定的行走。1993-1997年，相继研制出P1-P3
类人机器人。P1是本田公司最初行走机器人，主要是对双足步行机器人进行基础性的研究工作。P2型机器人是1996年12月推出的，相对于P1而言更加拟人化，而且采纳了无线遥控技术，该机器人的躯干上装有计算机、电机驱动器、电池、无线接收器和其他必要的装置。使其在不要导线的情况下，能够完成诸如速度达到3km/h的动态行走、上下楼梯及推运物体等等动作。P2的问世将双足步行机器人的研究工作推向了高潮，使本田公司在此领域处于世界绝对的领先的地位。1997年12月，本田公司又推出了P3型双足步行机器人，基本上与P2型相似，只是在重量和高度上有所降低（由原来的210kg降为130kg，高度由1800mm降为1600mm），且使用了新型的镁材料，较小的尺寸更适宜在人类环境中使用[4]。
图2 本田公司P1-P3
Fig.2 P1-P3(Hond a)
本田公司于2000年11月20日又推出了新型双脚步行机器人ASIMO（Advanced Step in Innovative Mobility），高120cm，体重43kg，实现了小型轻量化，使其更容易适应人类的生活空间，通过提高双脚步行技术，使其更接近人类的步行方式[4-6]。
图3 本田类人机器人ASIMO
Fig.3 ASIMO（Honda）
2.1.3索尼QRIO
日本索尼于2000年11月21日推出了人型娱乐型机器人(Sony Dream Robot-3X)(SDR-3X)[7], 其身高50cm,重量为5kg。其特征是每分钟可以步行15m，并可按照音乐节拍翩翩起舞，可以进行较高速度的自律运动。另外还配备声音识别和图像识别功能。SDR-3X的动作有以下7种：（1）最高速度为15m/min的前进后退左右横行；
（2）在前进过程中左右转身（异步转90°）；
（3）由伏卧/仰卧状态起立；
（4）单腿站立（在斜面上也可做此动作）；
（5）在凸凹不平的路面上行走；
（6）踢球；
（7）舞蹈。
另外，还可以识别20种声音，并且可以讲由声音合成的20种语言，同时对颜色也可以识别。2003年9月，索尼公司将SDR-3X改称为QRIO[8]（Quest for Curiosity）。2006年1月26日，索尼公司公布：索尼的人形机器人（QRIO）开发也将终止，而相关的人工智能技术将转移到消费电子产品的生产。
QRIO是具有划时代意义的，因为在机器人的研究道路上，像跑、跳、投这样的看似简单的动作却是非常难以实现的。这些动作牵涉到多组控制器间的协调工作，并需要根据实时的受力反馈进行动作的细致调整。
图4 索尼类人机器人QRIO
Fig.4 QRIO Humanoid of Sony
2.1.4日本产业技术综合研究所
日本产业技术综合研究所（AIST）的应用智能系统研究部门仿人形研究组“人类和谐---共存型机器人系统研究”开发项目中，开发HRP[9,10]系列机器人。最初使用的是以本田1997年开发的双足行走机器人P3为原型的HRP-1，先后推出HRP-2、HRP-3、HRP-4系列机器人。2009年，类人机器人HRP-4C出现在人们的视野中。HRP-4C的机器人身高接近1.58米，重约43公斤，身穿一套银白和黑色相间的太空服。它的身高和体重同日本普通女性基本不差上下。机器人“HRP-4C”全身共有30个马达来控制肢体移动。机器人“HRP-4C”也可以做出喜、怒、哀、乐和惊讶的表情。此外，它还能够缓慢行走，眨眼睛和用细小的女性嗓音说“大家好”。
图5 HRP-4C
Fig.5 HRP-4C (AIST)
2.1.5 波士顿动力公司
PETMAN[11,12]是美国军方测试生化防护服的类人机器人。他能像人类一样保持平衡和自由行走，而且为提供真实的测试条件，它能够调节体温，湿度和出汗，尽可能模仿人的生理条
件。PETMAN模拟如何在现实条件下的士兵穿的防护服，自然、敏捷的运动是必不可少的。该机器人有一个标准的人体形状和大小，使其成为第一个动作动态像一个真正的人的机器人。PETMAN模拟人类步态达到完美，几乎能够像人类一样行走，2011年交付给美国陆军。
图6 波士顿动力公司佩特曼
Fig.6 PETMAN (Boston Dynamics)
2.1.6欧洲创新大学协会iCub
机器人iCub[13]是由欧盟资助的一项研究工程，耗资500万英镑，约合810万美元，目前已有来自欧洲各地的约10家机构—欧洲创新大学协会（欧洲10所大学组成）参与。iCub的胳膊和手能够以16种不同方式移动和旋转，手掌和指尖共含有108个触觉传感器，能够感知触摸到的东西。
图7 欧洲创新大学协会iCub
Fig.7 iCub(Euro)
2.2国内概况
2.2.1国防科技大学“先行者”
国内仿人机器人的研究起步较晚,最早始于1988年国防科技大学的六关节平面运动型双
足步行器。2000年11月29日，国防科技大学的“先行者”-国内第一台仿人机器人问世,高1400mm,重20kg,以每秒两步的频率动态步行,能够在小偏差的不确定环境中行走,并具有一
定的语言功能。
图8 国防科技大学“先行者”
Fig.8Pioneer（National University of Defense and Technology）
2.2.2北京理工大学BHR
2000年开始，北京理工大学机电学院智能机器人研究所在长江学者特聘教授黄强所长的
带领下开始了仿人机器人的研究。在国家科技部863计划，原国防科工委，国家自然科学基
金以及我校的大力支持下，于2002年研制成功了首个仿人机器人BHR[14]，突破了系统集成技术，实现了无外接电缆的行走。BHR-01高1580mm,重76kg,共32个自由度,步速1km/h,步幅
0.33m,可在未知地面上稳定行走和打太极拳。
2005年，北京理工大学机电学院智能机器人研究所突破了仿人机器人的稳定行走可靠性
技术、复杂动作设计与协调控制等关键技术，研制成功了第二代仿人机器人“汇童BHR-2”[15,16]。“汇童BHR-2”仿人形机器人能够完成人类相似的动作，实现了太极拳、刀术等复杂动作，达
到了国内领先、国际先进、并在复杂动作协调控制方面达到了国际领先的水平。“汇童BHR-2”仿人形机器人先后参加了“国家科技创新重大成就展”、“国家十五重大科技成就展”等重要展览。
图9 北京理工大学“汇童”打太极拳
Fig.9 BHR-2 (Beijing Institute of Technology)
2.2.3上海大学京剧机器人
2009年工博会上，由方明伦教授领衔的上海大学服务机器人研究小组经过两年多的时间研制完成的两个京剧表演机器人[17]，具备了多机器人协同表演的能力，能够根据不同京剧
唱段表演相应的京剧动作，其惟妙惟肖的京剧打斗表演博得了观众的阵阵好评。该机器人不仅体现了较高的机器人技术水平，如机器人自主定位导航、多机器人协调、语音识别等技术，更是将中国文化元素和机器人技术进行了有机的集成，实现了技术与艺术的统一，从而达到了课题组用先进技术展示中国文化的设计意图。
图10 上海大学京剧机器人
Fig.10 OperaRobot(Shanghai University)
3 总结
类人机器人是机器人研究领域最高研究成果的代表。类人机器人的最终研究目标是:研制出具备人类特征(如行走、感官、思维、判断等能力),在相当程度上替代人类并服务于人类,且能够与人类和谐共处的高级智能机器人。但是，目前技术的发展还不能完全实现目标，应该更致力于以下技术的研究[2,18-19]：
3.1控制技术
人形机器人是一个机电复合体，先进的机构离开了控制技术，只能是机器框架。人形机器人的研究中进展最大的是控制技术。为了让机器人做出自然而流畅的动作，有效的控制技术是不可缺少的。先进PID控制技术、模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术、预测控制技术等处于研究热点。
3.2传感器与处理器
人形机器人的外界信息的获取都得依靠各种不同的传感器，识别处理中难度最大的是视觉与听觉。随着人形机器人技术和功能的不断强大，将会有更多的传感器运用到机器人身上。同时人形机器人作为面向复杂应用环境的智能个体，所面临的是一个多模式信息呈现的世界，因此开发研究新型的外部传感器，使其具有更高的性能指标和更宽的应用范围，才能使机器
人根据环境的变化做出对应的决策。另外，对类人机器人的控制达到实时的要求，就要求有运算速度更高的处理器，且更微型化，以便于嵌入到完全独立与人的类人机器人中。
3.3人工智能
人形机器人的最终用途是和人类协同工作或代替人类独立工作，这需要机器人能像人类那样具有一定的判断能力，因此机器人需要具备高度的人工智能。只有具备了人工智能，机器人才能具备对陌生环境的判断和处置能力，以提高人类协同工作的能力。人工智能实现的方法是先编制相应软件,再由计算机进行计算，机器人接受指令产生相应的操作。这些高度智能化的操作必须有高度发展的智能技术及计算机软件实现技术作为基础。
3.4驱动装置与结构
人形机器人的各种机构是构成机器人的基本框架，也是机器人各项功能实现的载体。人类拥有自然界中最复杂的机构，尺寸精巧，动力强大，各部分之间协调自如。为此，就要造出更小更强的驱动装置与结构，以适应不断发展的类人机器人的研究。
3.5材料与电源
类人机器人有更灵活的自主性，执行更加自主的室外行为，对机器人的材料比如有防水，防尘，防辐射要求。早期的机器人都是拖着长长的电缆，动力供应依靠外部。室外机器人亮相，产生了新一代电池需求，要求续航时间更长，动力更加强劲。
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工业领域中一般多用6关节型机器人，根据所学内容谈谈该种机器人都有哪些部件组成，每个部件的工作原理及选择该部件的依据 图例 六关节型机器人，又称之为“六自由度型机器人”。是我们大型工业生产中，使用相当广泛的一种机器人类型。如图所示的，为一个基本的六关节型机器人，亦是最常见的六关节型机器人。其基本结构为由六个转轴，组成的空间六杆开链结构机器人。由七个部件和六个关节连结而成的，拥有六个自由度，每个自由度均为旋转关节，具有与外界交互性能良好的开式结构。 由此例，我们可以得出，该类机器人的机械结构部件由主要是以三个主要部件所组成：机身部件、手臂部件、手腕及手部部件所组成的。 绝大多数的六关节型机器人都是以机座回转式的机身部件为基础，他的作用是直接连接、支承和传动机器人的主要运动机构。而六关节类的机器人通常是用在汽车或者其他较大型设备的生产流水线里，需要一套运动范围相对较大且可以有效率的进行生产的机器人设备，这也是六关节机器人通常使用回转式机座型机身的原因。 连结在机身上进行承载传动的，则是该类机器人最主要的部分，亦是关节使用最多的运动机构，通常为机械臂形式的手臂部件。通常手臂部件是由与机身部件相连接的大臂带动的第二关节、第三关节和小臂与手部组成的第四关节所形成的，手臂部件的作用是支承腕部和手部，并带动它们在空间运动。
手臂部件（简称“臂部”），在六关节类的机器人身上，比较常使用的是“转动伸缩型臂部结构”。该类臂部的好处，是使得机器人的工作范围大适应性广，配合其大角度大范围的手腕活动，使它工作时位置的适应性很强。是在实际生产中，对于大幅度提高大型设备的生产效率，起到了一个良好的基础作用。 而在整套机械结构末端的，是其腕部及其手部部件，主要是由腕部与臂部连结的第四关节和手部自身旋转或者夹持所用到的第五、第六关节所组成的。它的主要作用是确定手部的作业方向，而多数将腕部结构的驱动部分安排在小臂上。 要确定手部的作业方向，一般需要三个自由度，这三个回转方向为：(1 臂转：绕小臂轴线方向的旋转。（第四关节的旋转）(2手转：使手部绕自身的轴线方向旋转。（第五关节的旋转）(3腕摆：使手部相对于臂进行摆动。（第六关节的旋转） 在实际的生产中，这套部件决定了该类型机器人在操作流水线上的生产方式，机器人的手部是最重要的执行机构，是实际生产中最重要的一个环节，他决定了产品生产的效率和质量。在工业生产中用到的六关节类机器人，通过运用不同类型的手部，进行着各种直接的生产操作。 总体而言，六关节型机器人其第一关节旋转轴（基座旋转轴）、第四关节旋转轴、第六关节旋转轴（手腕端部法兰安装盘的旋转中心）在同一个平面内；第二关节旋转轴、第三关节旋转轴以及第五关节旋转轴互相平行，而且与前面提到到平面垂直；另外，还需要保证第四关节旋转轴线、第五关节旋转轴线以及第六关节旋转轴线相交于一点。采用该种结构的工业机器人可以使得其运动学算法最为简单可靠。
机器人创新设计作品说明材料学校名称：景德镇高等专科学校 作品名称：探索者机器人创新设计 作品设计成员： 作品设计时间：二零一二年十月十九日
摘要 本文主要介绍了一个基于ARM7 LPC2138，32 位的高性能主控芯片控制的探索者机器人的创新设计，该设计包括C语言编程，声控、振动、触碰、光强、闪动、黑标、白标、近红外等多种传感控制，图形化编程及便携式编程三种编程模式，能满足任何软件水平的用户实现简单或复杂的自动化控制程序及其他功能实现。 在设计中，详细的展现了探索者机器人的各个功能模块、传感器的属性功能工作状况。最后，实现整个实验功能创新设计。
目录 摘要 (1) 第一章引言 (1) 1.1 探索者机器人创新设计概 述 (2) 1.2 探索者机器人创新设计特点 (2) 1.3 探索者机器人创新设计目的 (3) 1.4 探索者机器人创新设计意义和前景 (4) 第二章、主控板 (5) 第三章、红外接收头 (5) 第四章、语音模块 (5) 第五章、LED 模块 (6) 第六章、舵机 (6) 第七章、传感器 (7) 7.1 黑标/白标传感器 (8) 7.2 近红外传感器 (8) 7.3 姿态传感器 (9) 7.4 闪动传感器 (9) 7.5 声控传感器 (10) 7.6 触碰传感器 (10) 7.7 振动传感器 (11) 7.8 触须传感器 (11) 7.9 光强传感器 (11) 第八章、编程手柄说明 (12) 第九章、C 语言编程基础指南 (13) 9.1 安装编程环境 (13) 9.2 第一个ARM 软件 (18) 9.3 烧写程序 (21) 9.4 ARM 主控板端口列表 (22) 9.5 库函数 (24) lib_io.c………………………………….…………………….………… 24
RIC机器人创新挑战赛主題与规则 ――智能驾驶1.RIC机器人创新挑战赛简介 RIC(Robot Innovation Challenge)机器人创新挑战赛是一项青少年机器人比赛项目。要求参加比赛的代表队自行设计、制作机器人并进行程式设计。参赛的机器人可在特定的竞赛场地上，按照一定的规则进行比赛。在中国青少年机器人竞赛中设置RIC机器人创新挑战赛的目的是通过电脑资讯及科学原理的融合运用，启发参赛者的科技运用及创意，并以机器人设计的竞赛活动，达到推动创新科学教育的目的，激发我国青少年对机器人技术的兴趣。 2.竞赛主題 本届RIC挑战赛的主题为“智能驾驶”。 智能驾驶与无人驾驶是不同概念，智能驾驶更为宽泛。它指的是机器帮助人进行驾驶，以及在特殊情况下完全取代人驾驶的技术。 智能驾驶的时代已经来到。比如说，很多车有自动刹车装置，其技术原理非常简单，就是在汽车前部装上雷达和红外线探头，当探知前方有异物或者行人时，会自动帮助驾驶员刹车。另一种技术与此非常类似，即在路况稳定的高速公路上实现自适应性巡航，也就是与前车保持一定距离,前车加速时本车也加速，前车减速时本车也减速。这种智能驾驶可以在极大程度上减少交通事故，从而减少保险公司损失。 智能驾驶作为战略性新兴产业的重要组成部分，是由互联网时代到人工智能时代过程中，出现的第一个精彩乐章，也是世界新一轮经济与科技发展的战略制高点之一。发展智能驾驶，对于促进国家科技、经济、社会、生活、安全及综合国力有着重大的意义。 本次，我们的学生将设计制作智能驾驶机器人，让其代替我们行驶在赛图上，完成相应的任务。 3. 比赛场地与环境 3.1 场地 场地图（不含黑边）的尺寸为长2500mm宽1500mm。 图为训练场地示意图。实际比赛场地可能略有不同。
机器人技术的发展与应用调研名称：机器人技术的发展与应用 调研时间：2018年7月29日止 调研人：曹桐滔
目录
一、机器人的发展状况 1.1国外发展概况 日本具有国际上最先进的机器人技术，就全世界范围来看，全球工业机器人约有4成在日本。不论在技术方面，还是在市场规模方面，日本可以称得上是“机器人大国”。日本在2004年5月发布的“新产业发展战略”中所指出的7个产业领域，机器人产业也是其中之一，同时，在进一步实施“新产业发展战略”的“新经济成长战略”报告中也把机器人放在使日本成为“世界技术创新中心”的支柱地位上，并在近两年开始重新审视机器人产业政策。 美国是机器人的诞生地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人，比起号称机器人王国的日本起步至少要早五、六年。经过40多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。据统计，截止到2009年底，美国运行工业机器人大约有19．4万台。目前，美国工业机器人供应商有AdeptTechnology、AmericanＲobot、EmersonIndustrialAutomation等公司。 德国引进机器人的时间比英国和瑞典大约晚了五、六年，但战争所导致的劳动力短缺，国民的技术水平较高等社会环境，却为工业机器人的发展、应用提供了有利条件。此外，20世纪70年代中后期，德国政府采用的积极行政手段也为工业机器人的推广开辟了道路。如在“改善劳动条件计划”中规定，对于一些危险、有毒、有害的工作岗位，必须由机器人来代替。这个计划为机器人的应用开拓了广泛的市场，并推动了工业机器人技术的发展。据统计，截止到2009年底，德国运行的工业机器人为14．58万台。目前，德国工业机器人供应商有KUKA、CLOOS等。 国际上一些大的工业机器人制造厂家，品牌主要分成两大体系，以日本为代表的日韩系，以德国为代表的欧系，其中ABB、安川、发那科三大品牌占据了全球51%的市场，KUKA、OTC、川崎、松下等几大品牌占市场份额的40%以上。
摘要： 变形机器人是机器人领域中新兴起的一个研究方向，同时也是当前机器人学研究领域的一个热点和难点。 本课题参照人体骨骼结构并综合考虑运动中模块间的碰撞、结构变化步数以及车型状态等因素，为机器人设计精确构型。基于机器人结构设计，详细探讨本项目变形机器人人车变形过程，具体展示不同构型的特点及相互之间的转换和衔接，打破变形机器人研究局限，推进本领域关键技术的突破。 本文我们主要对机电一体化产品-变形金刚机器人进行了系统设计，该变形机器人旨在满足四五岁儿童对于变形金刚机器人玩具的需求，可在战车和机器人之间变换，并且各变形处的机构变换设计巧妙，变换的多变性、趣味性和实用性都非常高，在战车和变形后机器人的外观上极为逼真、酷炫，对儿童极具吸引力。 我们首先对市场前景进行了调查和分析，之后查阅相关资料并进行分析，随后进行机器人方案设计及具体的机械结构设计，并绘制机器人总装图和关键零部件图，然后进行传感与控制方案设计，包括硬件与软件设计，试验测试，最后编制课程设计说明书。本文对于硬件电路的连接和软件控制方面进行了详细的阐明，完成变形金刚机器人变形、行走的功能，并实现无线通讯功能。
目录 第一章方案设计 (3) 1机械结构方案设计 (3) 2驱动方案选择 (4) 2.1电机的选择 (4) 3传感器的选择 (4) 4结构的合理性和参数的合理性 (5) 第二章动作的总体规划详细方案 (6) 1人形态下的行走设计 (6) 2车形态下的运动设计 (6) 3人车转换的变形设计 (6) 第三章软件系统设计 (7) 1软件系统总体方案 (7) 2控制方案与流程 (8) 第四章程序 (9) 第五章项目心得 (11)
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
1.1.工业机器人发展史 1.1.1.1959-1978 机器人技术发展阶段 1956年，美国发明家乔治? 德沃尔（George Devol）和 物理学家约瑟?英格柏格 （Joe Engelberger）成立了 一家名为Unimation的公 司。公司名字来自于两个单 词“Universal”和 “Animation”的缩写。 1959年，乔治·德沃尔和约 瑟·英格柏格发明了世界上 第一台工业机器人，命名为 Unimate（尤尼梅特），意思 是“万能自动”。英格伯格负 责设计机器人的“手”、“脚”、 “身体”，即机器人的机械部 分和完成操作部分；由德沃 尔设计机器人的“头脑”、“神 经系统”、“肌肉系统”，即机 器人的控制装置和驱动装 置。Unimate重达两吨，通 过磁鼓上的一个程序来控 制。它采用液压执行机构驱 动，基座上有一个大机械臂， 大臂可绕轴在基座上转动， 大臂上又伸出一个小机械 臂，它相对大臂可以伸出或 缩回。小臂顶有一个腕子， 可绕小臂转动，进行俯仰和 侧摇。腕子前头是手，即操 作器。这个机器人的功能和 人手臂功能相似。Unimate 的精确率达1/10000英寸。
1971年，日本机器人协会（Japanese Robot Association）成立。这是世界上第一个国家机器人协会。日本机器人协会最初是一个非官方的自发组织，以开展工业机器人座谈会的形式成立。1972年，工业机器人座谈会改名为日本工业机器人协会（Japan Industrial Robot Association ，JIRA），1973年正式注册成立。1994年改为现名――日本机器人协会（Japanese Robot Association，JARA）。日本工业机器人协会更名为日本机器人协会，是因为机器人领域的重大进展导致了对机器人需求的多样化，机器人由制造业扩展到非制造业，例如，核电站、医疗服务及福利事业，民用工程及建筑业以及海洋事业等方面。1974年，第一台弧焊机器人在日本投入运行。日本川崎Array 重工公司将用于制造川崎摩托车框架的Unimate点焊机器人改造成弧焊机器人。同年，川崎还开发了世界上首款带精密插入控制功能的机器人，命名为“Hi-T-Hand”，该机器人还具备触摸和力学感应功能。这款机器人手腕灵活并带有力反馈控制系统，因此它可以插入一个约 10微米间隙的机械零件。
机械制造装备设计说明书 设计日期：2015年6月16日
前言 机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。
目录 1、机器人型号.................................................................................. 错误！未定义书签。 2、关节机械原理图 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3、各关节运动范围及最快速度 (4) 4、拆装过程 (6) 5、零件明细表 (6) 6、所拆关节减速器工作原理 ....................................................................................... 小结.......................................................................................................................................... 参考文献................................................................................................. 错误！未定义书签。
机器人创新实验（1）报告 摘要 机器人作为20世纪人类最为伟大的发明之一，自60年代问世以来，经历40余年的发展已经取得长足的进步。近年来随着社会的进步和科学技术的迅猛发展，特别是在微电子技术、信息技术，计算机技术，材料技术等科学技术迅速的支持下，机器人的种类日益繁多，性能不断改进，工作领域也在不断地扩大。已经引起了各国科学家的普遍关注。许多发达国家均把机器人技术的开发，研究列入高新技术发展计划。并且已经取得了很大的进展，它的成果将成为各行各业提高生产力的强有力的工具。此机器人是针对目前交通事故频发设计的。利用三轮作为活动方式，通过三个传感器进行感应障碍识别，从而进行控制汽车的运动及时避免各种障碍物。从电影<<机械公敌>>里可以看到机器人的前景，以及注意机器人的弊端。 关键词： 机器人,工具,传感器,障碍物
一、实验目的 1、在保证整个稳定的前提下，将程序写入控制卡，熟悉 软件调试机器人运动步态的技巧，熟悉直流电机的控制，并实现提前设定好的动作步骤，并使机器人能够平稳的运动。 2、熟悉掌握各种搭建元件的使用方法和电机舵机的使用技巧 3、学会对学习知识的应用到实际中的能力，提高自身动手能力。 二.实验器材 探索者，电脑软件TKScop， 我们用到的探索者: 三．组员 项博、张君心、刘小龙 三、实验步骤 1.第一阶段：老师对我们介绍实验内容，对需要用到的配件、软件环境进行讲解，为使我们对实验内容更加熟悉，对软件环境的熟悉。 2.第二阶段：开始动手阶段，为了能使我们小组更好的完成创新实验课程，我们机器人模仿机器人案列制造了简单的机器人，其中有一些改动。
第二阶段成品展示 3.第三阶段：开始创新阶段，在第二阶一定经验的基础上，我们对其进行了创新和改组。其中包括前轮和驱动装置，还有传感器的数量，主要对机器小车的CPU 内部的程序进行了修改，让其实现了第二阶段没有实现的动作。 第三阶段成果 4.第四阶段：老师评价，总结成功与失败。 四、机械结构、控制接线方法、程序、程序流程图说明： 控制线接线方法: 1、2、3、4为传感器接口 5红外接收端口 6手柄ABC三通道的选择键 7程序写保护，on允许下载 反之不允许，如果要运行板载程序，则转换到非on 状态 8为程序下载接口，连接usb转串口线 9舵机接口，共六组。可接标准舵机和圆周舵机。舵机黑色线朝下，三针，最上针空余。10输出端口，共2组，可接LED灯和语音模块
类人型机器人——ASIMO的问世 班级：11电气一班 姓名：夏禹 学号：8110211046 同组人员：石梁
简介 相信很多人对机器人的最初印象，会是来自于科幻小说或是科幻电影里，而今，人类的 创造能力就如同其无限的想象能力一般，机器人早已不是存在于虚拟的世界里，它已随着科技的进步“登堂入室”，与我们的生活密不可分。 “机器人”一词起源于捷克语，意为强迫劳动力或奴隶。这个词是由剧作家Karel Capek 引入的，他虚构创作的机器人很象 Frankenstein 博士的怪物——由化学和生物学方法而不是机械方法创造的生物。但现在流行文化中的机械机器人和这些虚构的生物创作物没多大区别。 想象一下未来的生活，机器人在你家里帮你煮饭，帮你做家务，帮你打扫房间或者在你工作的时候递上一杯热热的咖啡？机器人已经能够代替人类做很多人类不想做的事情，甚至不能做的事情。在世界各地的很多现代化工厂中，机器人已经很早就代替工人组装汽车，尤其是那些重复性很高的工作。现在的商场里，也早已开始出售各种类型的清洁机器人，能够自动帮助你清洁家里的地面，虽然目前功能上单一了一点，但是毕竟也帮你做了不少工作。日本的本田公司（Honda）在1986年就开始类人机器人的研究工作，到了2011年为止已经20多年了。在这20多年中，他们在这个领域取得了举世瞩目的成绩，ASIMO的研制成功让Honda公司成为目前这个领域最领先的公司。在这篇文章中，我们将详细了解一下ASIMO是如何工作的，基本的原理是什么。 ASIMO的名称由来 ASIMO, 代表 Advanced Step in Innovative Mobility。是日本本田公司开发的目前世界上最先进的步行机器人。也是目前世界上唯一能够爬楼梯，慢速奔跑的双足机器人。虽然其它公司也有类似的双足机器人，但是没有任何一家的产品能在步态仿真度上面能达到ASIMO的水准。除了ASIMO杰出的步行能力以外，ASIMO的智能也同样出色。语音识别功能以及人脸识别功能能够使用语音控制ASIMO以及使用手势来进行交流。不仅如此，ASIMO的手臂还能够开电灯，开门，拿东西，拖盘子，甚至还能推车。 Honda眼中的ASIMO Honda希望开发出的机器人是能够帮助人类，尤其是老年人的人类助手，而不是一个高科技玩具。因此ASIMO被设计成1.2米的高度，正好能够和轮椅上的人平视。这让ASIMO看上去非常有亲和力，因为大尺寸的机器人会让人有威胁感，小孩子也不会喜欢一个太高大的家伙。同时，这个高度也正好让ASIMO能够拿取桌子上的物体。这个设计因素在ASIMO 被创建之初就已经考虑到了，可见Honda工程师们的用心良苦。 ASIMO ASIMO的结构：类似人类的身体结构 Honda的工程师们在项目初始阶段花费了大量的时间研究了昆虫，哺乳动物的腿部移动，甚至登山运动员在爬山时的腿部运动方式。这些研究帮助工程师们更好的了解我们在行走过程中发生的一切，特别是关节处的运动。比如，我们在行走的时候会移动我们的重心，并且前后摆动双手来平衡我们的身体。这些构成了ASIMO行走的基础方式。在行走过程中，我们的脚趾也扮演了非常重要的角色，在平衡我们身体上起了很大的作用。在ASIMO的脚上也有类似的机理，而且还使用了吸震材料来吸收行走过程中产生的对关节的冲击力，就像人类的软组织一样。
机器人课程设计说明书 指导教师： 院系： 班级：
： 学号：
一、课程设计的容 1、目的和意义 机器人涉及机械、电子、传感、控制等多个领域和学科。本课程设计是在《机器人学》课程的基础上，利用多传感技术、控制技术实现机器人控制系统的综合与应用，达到锻炼学生综合设计能力的目的。让我们把理论与实践结合起来，掌握更多技能。 2、设计容 （一）、机器人硬件 本课程设计使用实验室已有的移动机器人。机器人有两个驱动轮、一个从动轮，驱动轮由舵机直接驱动。机器人控制器为89S52单片机。机器人结构图如图1所示。 图1 机器人结构简图
（二）、设计任务 利用多传感器技术，实现对机器人的轨迹规划及控制。具体为：控制机器人在规定的场地避开障碍物走遍整个场地。 二C51单片机编程环境与机器人智能 1、单片机与C51系列单片机 （一）、单片机 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。 （二）、C51系列单片机 MCS51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称。这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751等，其中8051是最典型的产品，该系列单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的。 本课程设计所用的AT89S52单片机是在此基础上改进而来的。AT89S52是一种高性能、低功耗的8位单片机，含8k字节ISP可反复擦写1000次的FLASH只读程序存储器，兼容标准MCS51指令系统及其引脚结
实验报告 （理工类） 课程名称: 机器人创新实验 课程代码: 6003199 学院(直属系): 机械学院机械设计制造系 年级/专业/班: 2010级机制3班 学生姓名: 学号: 实验总成绩: 任课教师: 李炜 开课学院: 机械工程与自动化学院 实验中心名称: 机械工程基础实验中心
一、设计题目 工业机器人设计及仿真分析 二、成员分工：（5分） 三、设计方案：（整个系统工作原理和设计）（20分） 1、功能分析 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的进化过程产物，它是工业以及非产业界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。 本次我们小组所设计的工业机器人主要用来完成以下任务： （1）、完成工业生产上主要焊接任务； （2）、能够在上产中完成油漆、染料等喷涂工作； （3）、完成加工工件的夹持、送料与转位任务； （5）、对复杂的曲线曲面类零件加工；（机械手式数控加工机床，如英国DELCAM公司所提供的风力发电机叶片加工方案，起辅助软体为powermill，本身为DELCAM公司出品）
2012-2013学年2学期 计算机新技术课程论文 机器人技术的发展 学号 姓名 专业计算机科学与技术 学院计算机与信息工程学院日期
摘要：机器人技术是一门综合技术，它涉及电子，控制，计算机等多个科学，机器人技术的进步与祥光学科的发展关系极为密切。近几年来，随着信息、微电子和网络等相关技术的迅速发展，机器然技术进展很快，其功能不断完善，性能显著提高，应用领域进一步扩大。下面我就简单论述机器人在计算机学科方面的发展，并展望机器人控制技术的发展前景。 一．机器人技术的产生 “机器人”一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而人们对机器人的幻想与追求却已有3000多年的历史。人类希望制造一种像人一样的机器,以便代替人类完成各种工作。古代机器人西周时期,我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人,这是我国最早记载的机器人。机器人能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。例如繁重的科学和工程计算本来是要人脑来承担的，现在计算机制作出的机器人控制技术不但能完成这种计算，而且能够比人脑做得更快、更准确，也不会有工作上的抱怨。正因为机器人有这种优势，所以机器人技术应运而生了。并且在近些年来发展呈现出速度快，技术新的趋势。 二．机器人的发展历程 在几十年的发展历程中，机器人技术的研究和发展历程大致阅历履历了3 个阶段： 1.示教再现型（Play-Bhvack）机器人 示教再现型（Play-Bhvack）机器人-它由人独揽机械手做一遍应该完成的行为或通过控制器收回指令让机械手臂疏通，一步一步完成各个行为。能手为历程中机器人会主动将这一历程取出追念装置。当机器人事情时，能再现人教给它的行为，并能主动反复的执行。这类机器人不具有外界讯息的反应能力，很难适应变化的环境。“UNIMATE”和“VERSTRAN”这两种最早的工业机器人是示教再现型机器人的典型代表。直至目前，这类机器人还在一些工业坐蓐线上获得应用。 2.有觉得的机器人 有觉得的机器人，它们对外界环境有必定的感知能力，如有听觉、视觉、触觉等成效。机器人事情时，依据觉得器官（传感器）获得的讯息，灵活调整自身的事情形态，保证在适应环境的境况下完成事情。如：具有视觉的机器人能认字、识别二维图像或三维物体的特征等，可用于产品的外观查抄、分拣、装配等事情，有些行走机器人还能鉴别周围环境的其它障碍物，并主动避开它们；有触觉的机械手可紧张自在地抓取鸡蛋，既不会使鸡蛋掉下，也不会捏碎鸡蛋；具有嗅觉的机器人能诀别出不同饮料和酒类等。 3.智能型机器人 智能型机器人，它不光具有觉得能力，而且还具有独立果断和行动的能力，并具有追念、推理和决策的能力，因而能够完成越发庞杂的行为。如：具有行走成效的机器人，其重心电脑控制着机器人的手臂和行走装置，使机器人的手完成作业，而用脚完成搬动成效；有些机器人能够识他人的天然发言，可以“听”懂人用天然发言收回的各种命令，完成相应的行为（图3）。智能机器人的“智能”特征就在于它具有与内部世界——对象、环境和人相适应、相调解的事情机能。
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
目录 1绪论 (2) 1.1机器人的论述 (2) 1.2机器人的历史现状 (4) 1.3机器人的发展趋势 (5) 2搬运机器人的总体设计 (6) 2.1搬运机器人原理设计 (6) 2.2搬运机器人的机械系统设计 (6) 3手臂设计及计算 (9) 3.1搬运机器人臂部的驱动计算 (10) 3.2臂部上零件的选型及其校核 (13) 4结论 (15) 5参考文献 (16)
阶段，例如，美国通用汽车公司1968年订购了68台工业机器人；1969年该公司又自行研制出SAM新工业机器人，并用21组成电焊小汽车车身的焊接自动线；又如，美国克莱斯勒汽车公司32条冲压自动线上的448台冲床都用工业机器人传递工件。 （3）1970年至今一直处于推广应用和技术发展阶段。1970-1972年，工业机器人处于技术发展阶段。1970年4月美国在伊利斯工学院研究所召开了第一届全国工业机器人会议。据当时统计，美国大约200台工业机器人，工作时间共达60万小时以上，与此同时，出现了所谓了高级机器人，例如：森德斯兰德公司（Sundstrand）发明了用小型计算机控制50台机器人的系统。又如，万能自动公司制成了由25台机器人组成的汽车车轮生产自动线。麻省理工学院研制了具有有“手眼”系统的高识别能力微型机器人。 其他国家，如日本、苏联、西欧，大多是从1967，1968年开始以美国的“Versatran”和“Unimate”型机器人为蓝本开始进行研制的。就日本来说，1967年，日本丰田织机公司引进美国的“Versatran”,川崎重工公司引进“Unimate”，并获得迅速发展。通过引进技术、仿制、改造创新。很快研制出国产化机器人，技术水平很快赶上美国并超过其他国家。经过大约10年的实用化时期以后，从1980年开始进入广泛的普及时代。 我国虽然开始研制工业机器人仅比日本晚5-6年，但是由于种种原因，工业机器人技术的发展比较慢。目前我国已开始有计划地从国外引进工业机器人技术，通过引进、仿制、改造、创新，工业机器人将会获得快速的发展。 1.3机器人发展趋势 随着现代化生产技术的提高，机器人设计生产能力进一步得到加强，尤其当机器人的生产与柔性化制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械制造的人工操作状态，提高了生产效率。 就目前来看，总的来说现代工业机器人有以下几个发展趋势： a)提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标准化和模块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成结构不同的机器人； b)开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以保证精度；开发多关节多自由度的手臂和手指；开发各类行走机器人，以适应不同的场合； c)研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感器等，用传感器获得工作对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息以完成模式识别、状态检测。并采用专家系统进行问题求解、动作规划，同时，越来越多的系统采用微机进行控制。
机器人创新挑战赛主題与规则 ――全民健身1.机器人创新挑战赛简介 ( )机器人创新挑战赛是一项青少年机器人比赛项目。要求参加比赛的代表队自行设计、制作机器人并进行程式设计。参赛的机器人可在特定的竞赛场地上，按照一定的规则进行比赛。在中国青少年机器人竞赛中设置机器人创新挑战赛的目的是通过信息技术及科学原理的融合运用，启发参赛者的科技运用及创意，并以机器人设计的竞赛活动，达到推动创新科学教育的目的，激发我国青少年对机器人技术的兴趣。 2.竞赛主題 本届挑战赛的主题为“全民健身”。 全民健身是指全国人民，不分男女老少，全体人民增强力量，柔韧性，增加耐力，提高协调，控制身体各部分的能力，从而使人民身体强健。 全民健身旨在全面提高国民体质和健康水平，以青少年和儿童为重点，倡导全民做到每天参加一次以上的体育健身活动，学会两种以上健身方法，每年进行一次体质测定。为纪念北京奥运会成功举办，国务院批准从年起，将每年月日设置为“全民健身日”。 伴随着全民健身活动的蓬勃开展，人们的生活观念发生巨大变化。在一些大中城市，为健康而消费成为新时代提高生活质量的一种时尚。部分新兴体育项目，如攀岩、马术、蹦极、保龄球、滑板、女子拳击、沙弧球、跆拳道、高尔夫球等运动，尤其受到年轻人的青睐。 . 比赛场地与环境 场地 场地图（不含黑边）的尺寸为长宽。 图为训练场地示意图。实际比赛场地可能略有不同。
参赛队可以把待命区内当前不动或机器人不用的物品放到待命区外，只要这个动作不具有任何策略性。 如因其它原因而非机器人的动作使场地中的模型断裂、失效、移动或被启动，如果可能，裁判员应尽快将它恢复。 起始区与终止区 场地中有一块起始区（区域）和一块终止区（区域）。起始区是机器人准备、启动的地方，终止区是机器人最终停止的地方。起始区为：*。 赛场环境 机器人比赛场地环境为冷光源、低照度、无磁场干扰，但由于一般赛场环境的不确定因素较多，例如，场地图下面有纹路和不平整；场地图本身有皱褶；尺寸有误差；光照条件有变化等等。参赛队在设计机器人时应考虑各种应对措施。. 机器人和器材 本节提供设计和构建机器人的原则和使用器材的要求。参赛前，所有机器人必须通过检查。竞赛中号遥控机器人首先启动，号机器人启动后，通过无线手柄遥控的方式去启动号机器人，号机器人应让其自动运行完成规定任务，参赛队员不得再对号机器人进行干预。不允许使用智能循迹模块。 每个参赛队只能使用两个机器人完成所有比赛项目。赛场上只能有两个控制器，不能再把其它控制器带到比赛区，即使该控制器只是用于配重或装饰或放在场外的盒子里。 机器人最多可以使用个传感器，它们可以是触碰传感器、光电传感器、颜色传感
(一)国内工业机器人的需求情况 工业机器人发展长期以来受限于成本较高与国内劳动力价格低廉的状况,随着中国经济持续快速的发展,近几年的国民生产总值年平均增长率更是保持在9%左右,人民生活水平不断地提高,劳动力供应格局已经逐步从“买方”市场转为“卖方”市场、由供远大于求转向供求平衡。作为制造业主力的农民工也从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高的要求。这些情况使得许多劳动密集型企业为了提高劳动生产率所采用的增加工人数量、延长工人劳动时间的方法变得成本高昂,同时也受到法律的限制和政策的阻碍。无论是企业还是社会都认识到必须采取从改善机器设备入手,提高技术和资金的密集度来减少用工量以应对这种改变。总之,劳动力过剩程度降低、单个工人成本上升、对产品质量更高的要求、国家对装备制造业的重视等变化改善了机器人的使用环境,工业机器人及技术在中国已逐步得到了政府和企业的重视。随着机器人知识的广泛普及,人们对于各种机器人的了解与认识逐步深化,利用机器人技术提升我国工业发展水平、从制造业大国向强国转变,提高人民生活质量成为全社会的共识。 (二)国内工业机器人的销售情况 国家863机器人技术主题自成立以来一直重视机器人技术在产业中的推广和应用,长期以来推进机器人技术以提升传统产业,利用机器人技术发展高新产业。目前,政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额,并提供优惠措施鼓励更多企业使用机器人及技术以提升技术水平。国内越来越多的企业在生产中采用了工业机器人,各种机器人生产厂家的销售量都有大幅度的提高。根据我国海关统计,最近4年来许多企业在华的销售量甚至是前面十几年销售量的几倍,年平均增长率超过40%。2001年我国工业机器人海关进出口数量不过是3774台,国内生产数量约700台左右。2004年市场规模已经增长到万台左右,数量和金额相对于2001年都增长了两倍。2004年国产工业机器人数量突破了1400台,产值突破8亿元人民币。进口机器人数量超过9000台,其中多功能机器人约1700台,简易机器人7500台,进口额约25亿美元。德国CLOOS公司在华焊接机器人销售量2000年以前为47台,2000年以后已经突破121台,销售量翻了近3倍。可以预见,中国的工业机器人产业不久后将会作为一种在国民经济中占据重要地位的产业而存在。 (三)国内工业机器人的市场特征 1.以汽车制造业为主的制造业发展促进了工业机器人的发展。汽车制造业属于技术、资 金密集型产业,也是工业机器人应用最广泛的行业。在我国,工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业,主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接。2000年开始,受国家宏观政策调控及居民消费水平提高的影响,我国汽车工业进入了一个高速增长期。面对这种局面,国际汽车巨头纷纷进入中国市场并与我国企业合资设厂或扩大原有生产规模,国内企业也纷纷转型或加大对汽车行业的投资,整个行业增产扩能增加了对工业机器人需求。据不完全统计,最近几年国内厂家所生产的工业机器人有超过一半是提供给汽车行业的,海关进出口增长数据与汽车行业增长数据具有较高的相关度。可知,汽车工业的发展是近几年我国工业机器人增长的原动力之一。 2.沿海经济发达地区是工业机器人的主要市场。我国工业机器人的使用集中在广东、江 苏、上海、北京等地,工业机器人的拥有量占全国的一半以上,这种分布态势和增长趋势符合我国现阶段经济发展状况。我国经济最具活力的地区已经从珠江三角洲地区扩展到
各类型机器人特点汇总 各种机器人的特点及应用简介 一机器人的定义及分类： 机器人按ISO 8373定义为：位置可以固定或移动，能够实现自动控制、可重复编程、多功能多用处、末端操作器的位置要在3个或3个以上自由度内可编程的工业自动化设备。这里自由度就是指可运动或转动的轴。工业机器人按其结构形式及编程坐标系主要分类为关节型机器人、移动机器人、水下机器人和直角坐标机器人等。按主要功能特征及应用分为移动机器人、水下机器人、洁净机器人、直角坐标机器人、焊接机器人、手术机器人和军用机器人等。机器人学涉及到机器人结构，机器人视觉，机器人运动规划，机器人传感器，机器人通讯和人工智能等许多方面，不同用处的机器人涉及到不同的学科，下面仅对这些机器人的结构和应用进行简单介绍： 二关节型机器人 关节型机器人的结构类同人的手臂，由几个转动轴，摆动轴和手爪等6~7个自由度组成。生产厂家主要有德国Manutec公司，德国KUKA，德国REIS,日本Motorman,日本Yaskawa 和沈阳新松等。关节型机器人的转动轴和摆动轴主要用伺服电机配几乎没有反向间隙的精密减速机或直驱力矩电机驱动，而其控制系统其难度也很大。各个厂家的关节型机器人其结构类同，主要差别在技术参数,下面以德国Manutec公司的关节型机器人为例介绍。 图1是Manutec公司型号为r15-30的6 自由度通用关节机器人，额定负载30公斤，最大可达到75 公斤，工作半径1.3 米，重复定位精度小于0.04 mm ，点到点的最大运行速度高达5.9 m/s，加速度高达23 m/s2和工作寿命20 年。可以坐立式安装，可以是掉挂式安装，也可以与水平面小于30度角的斜式安装，不影响其各项技术指标。r15可以选配防爆式的，也可以选配一级洁净式等。 r15-30主要特点是强度大刚性好和重复定位精度高，主要应用领域是其它厂家的关节型机器人由于刚性和精度不够无法应用的领域，而用5 轴加工中心成本太高或无法胜任的工作。如磨齿，异形铣削，壳（腔）内部铣削，磨，抛，切割和焊接等。 在手爪末端可以配力传感器，来加工异形表面（如铣削，磨和抛）。一个机器人也可以与双工作台及各种的双旋转轴协调同步运动。也可以是两个机器人协调同步工作，如一台机器人抓取工件，而令一台机器人对该工件进行加工，两台机器人同步协调完成特定的加工轨迹。其它厂家的关节机器人主要应用在汽车焊接和装配等任务中。关节型机器人的优点是可以从不同角度不同方位来工作，速度快，工作效率高。但主要缺点是工作半径小，负载小，价格高，应用难度大和维护费用高。 作为关节机器人的简化型机器人SCARA就是两个摆动轴和一个上下运动轴，其特点是简单，经济，适合工作空间小，负载小、高速搬运。但它的价位高于直角坐标机器人，应用行业和数量非常小。 三特种机器人 移动机器人就是能自主移动或上下楼梯的电动车，主要用于生产现场货物的自主运输和排险作业，或进入有污染和放射的环境内取样及监视等。还有一些移动机器人就是仿造一些动物，用腿和爪行走路的行走机器人，如美国的军用狗，还处于适用阶段。水下机器人与潜艇能自主潜入水下完成对海上钻井平台的水下建筑、发电站的水下闸门、海底打捞等工程的录像和监控。洁净式机器人主要是穿上防护衣的关节型机器人，使其自身有良好的密封性，不把灰尘带入工作现场，自身也不会产生灰尘，他们主要应用于电子器件，食品和药品等生产中。国际对洁净机器人的洁净度有明确的定义。军用机器人主要是小型移动车，遥控飞机或电子