北京科技大学
硕士学位研究生
选题报告及文献综述
论文题目：单球轮移动机器人控制器的设计与实现
2013年09月18日
目录
1 课题来源、研究的目的及意义 (1)
1.1 课题来源 (1)
1.2 课题研究目的及意义 (1)
2 文献综述 (3)
2.1 单球轮移动机器人的研究背景 (3)
2.2 单球轮移动机器人的发展现状 (7)
2.2.1 国外单球轮移动机器人发展现状 (7)
2.2.2 国内单球轮移动机器人发展现状 (24)
3 课题研究 (26)
3.1 课题研究内容与目标 (26)
3.1.1 机器人动力学模型的建立 (26)
3.1.2 单球轮移动机器人控制算法的研究 (26)
3.1.3 控制器硬件系统研究 (28)
3.1.4 嵌入式控制系统研究 (31)
3.1.5 控制软件的研究 (34)
3.1.6 系统研究目标 (36)
3.2 关键问题、难点与创新 (37)
3.2.1 单球轮移动机器人关键问题与难点 (37)
3.2.2 课题创新点 (37)
3.3 研究方法及实验方案 (38)
4 进度安排 (39)
参考文献 (40)
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1 课题来源、研究的目的及意义
单球轮移动机器人是一种全新概念的移动机器人，可以在单一的球形驱动轮上达到动态稳定，并且能够通过球形驱动轮灵活、全方位的进行移动，是一种具有动态稳定性的移动机器人[1,2]。
1.1 课题来源
本课题主要研究的是单球轮移动机器人控制器的设计与实现，来源于导师孙昌国副教授近年对国外单球轮移动机器人领域的研究。
1.2 课题研究目的及意义
移动机器人按移动机构划分主要有轮式、履带式、腿式、蛇形式、跳跃式和复合式[1]。不同驱动形式的移动机器人根据各自的特点都有各自相应的应用场合，其中履带式机器人由于接地压力小的特点，在松软的地面附着性能和通过性能好，适用于爬楼梯、越障；腿式机器人可以满足某些特殊的性能，能适应复杂的地形；蛇形式和跳跃式机器人一般在复杂环境、特殊环境和机动性等方面具有其独特的优越性。这些机器人虽然在各自的应用领域都有很大的优势，但是却都有着一个共同的弊端——无法进行灵活自由的转向和全方位的移动，在与人协作时，不能快速的跟随人的动作对运行方向做出改变，从而限制了人机协作的应用场合。
本文的研究对象是单球轮移动机器人，该机器人是一种依靠圆球体进行移动的机器人，通过圆球体的滚动来实现全方位的移动，可以在狭窄区域中进行灵活的工作。实用性上，该种机器人具有以下几个优点[3,4]：1）以圆球体为支撑，不需要改变方向便可以灵活的向各方向移动；
2）运动轨迹灵活，可以任意半径改变自己的运动方向，能很好的弥补传统多轮布局的缺点；
3）所需要的驱动功率较小，供电电池可以长时间供电。
结构上，由于单球轮移动机器人与地面的只有一个接触点，所以不能保持静态稳定，只能处于动态的平衡当中，是一种典型的自平衡机器人，其动力学方程是一个多变量、强耦合、时变的非线性高阶微分方程组，特性复杂。同时，这种机器人系统还具有多自由度、多驱动器、多传感器的特点[5]，是一个极为复杂的多输入多输出非线性系统，再加上其欠驱动的系统特性，可以为各种控制理论的应用和优化提供理想的研究平台[3]。
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对单球轮移动机器人进行研究，不仅对于实现机器人与人之间灵活的人机交互有很大的现实意义，也对先进控制理论的研究具有重大的促进作用。
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2 文献综述
机器人是当代自动化技术和人工智能技术发展的典型体现，也代表着制造技术发展的新水平。机器人尤其是工业机器人的广泛应用，极大的提高了生产力。机器人从诞生到现在已经有了长足的进步和发展，其中，能够在工作空间中运动的移动机器人更是发展迅速[6]。
2.1 单球轮移动机器人的研究背景
移动机器人按照静态平衡性可分为两种类型：静力学上的稳定平衡型和不稳定平衡型。前者往往是指具备三个（或三个以上）轮子的机器人，后者多为只有两个或一个轮子的机器人。对于只有一个（或两个）轮子的机器人，在静止状态下不能稳定平衡，若要其稳定移动必须采用动态平衡技术（Dynamic Balance），称之为动态平衡移动机器人或自平衡机器人（Self-Balancing Robot）。自平衡机器人，最显著的一般特征为质心高于支点，在重力作用下机身姿态本身不稳定，在运动中需要自身控制姿态维持平衡。典型的自平衡机器人有：人型机器人（Humanoid Robot）、独腿机器人（Single-Leg Robot）、两轮自平衡机器人（Two-Wheeled Self-Balancing Robot）、独轮自平衡机器人（Single-Wheeled Self-Balancing Robot，SWSBR，SWR）等[7]。单球轮移动机器人属于独轮自平衡机器人的一种，独轮自平衡机器人的发展为单球轮移动机器人的产生奠定了基础。
独轮机器人的研究可以追溯到20世纪七八十年代。现在有文献记载的第一个独轮机器人是1980年日本的Ozaka等人发明的一个独轮机器人系统，机器人有一个长机械臂左右伸展，依靠沿机器人臂左右移动的质量块来维持左右平衡，前后平衡依靠机器人轮子的转动来维持，虽然没有取得良好的实验效果，但可以说开创了研究独轮机器人的先河[4]。
斯坦福大学的Schoolwinkel等人于1986年模仿人骑独轮车研制出了第一个独轮机器人[8-11]，如图2-1（a）所示。其由车轮、车架和水平转子三部分构成，其中车架用来模拟独轮车的车体和人的下半身，水平转子用来模拟人的腰部躯干和手臂。他们的研究主要集中于机器人的机械结构，平衡传感器的评价等，只实现了机器人的前后稳定控制，并没有实现机器人的左右平衡控制。但通过他们的研究可以得出一个结论：如果车轮速度为零，独轮机器人系统是无法控制的。
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（a）斯坦福独轮机器人（b）麻省理工独轮机器人
图2-1 独轮机器人系统
1990年，麻省理工的Vos，David W等人，应用Schoonwinkel等人的模型，提出新的LQG结构，实现机器人的稳定性控制，但并没有实现机器人的运动控制，其机器人如图2-1（b）所示。他们的工作只是针对偏航速度和旋
转速度均很小从而可以将动态模型进行简单的线性化的情况[9-11]
。
（a）侧视图（b）前视图
图2-2带有闭链结构的独轮机器人
之后，1993年，日本东京大学的Kaozuo Yamafuji等人通过观察人骑独轮车的动态特性，发现人骑独轮车的过程中，人的躯干、大腿和小腿构成了
课程设计任务书 （ 2015 级） 目录 摘要------------------------------------------------------4 引言------------------------------------------------------5 任务书-----------------------------------------------------6 第一章 我国机器人技术的发展概况------------------------------------7 第二章机器人的总体设计解剖 1.1资料的收集与阐述-----------------------------------------7 1.2机器人工作原理简介 1.总体设计剖------------------------------------------------8 2.伺服电机的剖析--------------------------------------------9 第三章机器人总体设计综述 ---------------------------------12 1、1设计课题的阐述-----------------------------------------12 1、2单片机的选择-------------------------------------------12 1、3主控板部分简介-----------------------------------------12 第四章机器人的总体设计方案与部分简介 1、1设计方案-----------------------------------------------13 1、2各部分功能及原理简介-----------------------------------13 第五章机器人的原理图设计、仿真及电路板制作 1、1机器人的原理图设计-------------------------------------15 1、2电源部分-----------------------------------------------16 1、3稳压电源部分-------------------------------------------16 1、5接口电路部分-------------------------------------------17 1、6单片机最小系统和ISP在线编程---------------------------18 1、9电路板制作---------------------------------------------18 第六章机器人电路板的调试与结论
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摘要：知识处理是人工智能这一科学领域的关键问题。本文对知识处理的核心问题之——识的表示进行了全面的综述,目前流行的知识表达方式不下十种，在此只介绍一阶谓词逻辑、产生式、语义网络、框架、混合等目前最常用的知识表示方法。并对其进行了优缺点分析及简单对比。最后对知识表示的发展趋向作出了展望。 关键词：知识人工智能（AI）知识表达式一阶谓词逻辑产生式语义网络框架 一、知识和知识的表示 1、知识的概念 知识是人类世界特有的概念，他是人类对客观世界的一种比较准确、全面的认识和理解的结晶。 (1) 知识只有相对正确的特性。 常言道：实践出真理。只是源于人们生活、学习与工作的实践，知识是人们在信息社会中各种实践经验的汇集、智慧的概括与积累。 只是爱源于人们对客观世界运动规律的正确认识，是从感知认识上升成为理性认识的高级思维劳动过程的结晶，故相应于一定的客观环境与条件下，只是无疑是正确的。然而当客观环境与条件发生改变时，知识的正确性就接受检验，必要时就要对原来的认识加以修改和补充，一至全部更新而取而代之。 例如知道1543年哥白尼学说问世之前，人们一直都以为地球是宇宙的核心；再有：人们都知道一个关于“瞎子摸象”的故事，它通俗地说明了完整的只是形式是一个复杂的智能过程。 通常人们获取知识的重要手段是：利用信息，把各种信息提炼、概括并关联在一起，就形成了知识。而利用信息关联构成知识的形式有多种多样。 (2) 知识的确定与不确定性 如前说述，知识有若干信息关联的结构组成，但是，其中有的信息是精确的，有的信息却是不精确的。这样，则由该信息结构形成的知识也有了确定与不确定的特征。 例如，在我国中南地区，根据天上出现彩虹的方向及其位置，可以预示天气
移动机器人控制软件的设计和实现
作者：李晓明 文章来源：https://www.doczj.com/doc/af8151872.html, 更新时间：2006-8-9 17:25:55 点击数： 2742
简介：现在做一个移动机器人是很容易的一件事，车体自己可以加工，或买现成的；避障可以用超声阵列；
导航可以用激光测距 LMS；定位可以用电子地图加 LMS 加陀螺仪；然而控制软件却只能自己编写。本文 或许可以给你一些启示。
相关链接 基于 VIA 平台的移动机器人
移动机器人的使用现在非常多，做一个移动机器人似乎也很容易，车体自己可以加工，也可以去 买现成的；避障可以用超声阵列；导航可以用激光测距 LMS；定位可以用电子地图加 LMS 加陀 螺仪；驱动可以用各种电机及配套驱动器或者自己做；通讯可以去买现成的无线通讯模块，可以 是数字的，也有模拟的；大范围定位可以用 GPS 模块，也是现成的；至于什么红外，蓝牙，甚 至计算机视觉都可以去市场上买，但是（然而）为什么做一个移动机器人还是这么难呢？尤其是 对一个新手而言。一个老外说过，硬件是现成的，软件算法杂志里有的是，很多可以在网上当， 但即使是一个博士生也要花费很长的时间完成一个实际可用的移动机器人。为什么？因为机器人 使用的困难在使用软件的设计上。前面那个老外也说过，现在什么都可以在网上当，唯独使用程 序不能。有过自己写移动机器人程序的人可能会理解这段话，当然也仅仅是可能，因为不排除有 很多机器人大拿一上来就可以写出很棒的移动机器人软件。
移动机器人的控制软件开发是和硬件紧密相关的，甚至和机器人的体系结构也密切相关，同样是 移动机器人，有的是用 PC 控制的，有的是用多个嵌入式系统实现的，有的则是多机器人协同工 作的，操作系统有人会用 DOS，有人会用 Windows，有人会用 Linux，有人会用 Embeded Operation System。硬件平台有的用 x86，有的用 ARM 芯片，有的会用 DSP，通讯里面会 有串口，TCP/IP 网络，无线以太网，红外，蓝牙等，甚至驱动机构也不一样，有的是用腿，有
移动通信新技术—WiMAX 摘要：WiMax(World Interoperability for Microwave Access),即全球微波互联接入。WiMAX的另一个名字是802.16。WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。WiMAX还具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。WiMAX的技术起点较高，采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术，随着技术标准的发展，WiMAX逐步实现宽带业务的移动化，而3G则实现移动业务的宽带化，两种网络的融合程度会越来越高。 关键词：WiMAX；IEEE802.16；宽带无线通信 正文：2007年10月19日，在国际电信联盟在日内瓦举行的无线通信全体会议上，经过多数国家投票通过，WiMAX(全球微波互联接入)正式被批准成为继WCDMA、CDMA2000和TD—SCDMA之后的第4个全球3G标准。 从此WiMAX正是作为第4个全球3G标准登上了无线通信的舞台。WiMAX是一项新兴的宽带无线接人技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。WiMAX不仅在北美、欧洲迅猛发展，而且这股热浪已经推进到亚洲。它是又一种为企业和家庭用户提供“最后1mile”的宽带无线连接方案。WiMAX是一项新兴技术，能够在比Wi—Fi(无线局域网)更广阔的地域范围内提供“最后lkm”宽带连接性，由此支持企业客户享受T1类服务以及居民用户拥有相当于线缆／DSL的访问能力。凭借其在任意地点的1～6mile覆盖范围，WiMAX将可以为高速数据应用提供更出色的移动性。此外，凭借这种覆盖范围和高吞吐率，WiMAX还能够提供为电信基础设施、企业园区和wi—Fi热点提供回程。 WiMax之所以能如此成功，显然是有自身的许多优势。而各厂商也正是看到了WiMax 的优势所可能引发的强大市场需求才对其抱有浓厚的兴趣。 1、实现更远的传输距离 WiMax所能实现的50km的无线信号传输距离是无线局域网所不能比拟的，网络覆盖面积是3G发射塔的10倍，只要有少数基站建设就能实现全城覆盖，这样就使得无线网络应用的范围大大扩展。 2、提供更高速的宽带接入 据悉，WiMax所能提供的最高接入速度是70M，这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍对无线网络来说，这的确是一个惊人的进步。 3、提供优良的最后lkm网络接入服务 作为一种无线城域网技术，它可以将Wi—Fi热点连接到互联网，也可作为DSL等有线接入方式的无线扩展，实现最后l km的宽带接人。WiMax可为50km线性区域内提供服务，用户无需线缆即可与基站建立宽带连接。 4、提供多媒体通信服务 由于WiMax较之Wi—Fi具有更好的可扩展性和安全性，从而能够实现电信级的多媒体通信服务 TCP／IP协议的特点之一是对信道的传输质量有较高的要求。无线宽带接入技术面对日益增长的IP数据业务，必须适应TCP／IP协议对信道传输质量的要求。在WiMax技术的应用条件下(室外远距离)，无线信道的衰落现象非常显著，在质量不稳定的无线信道上运用TCP／IP协议，其效率将十分低下。WiMax技术在链路层加入了ARQ机制，减少到达网络层的信息差错，可大大提高系统的业务吞吐量。同时WiMax采用天线阵、天线极化方式等天线分集技术来应对无线信道的衰落。这些措施都提高了WiMax的无线数据传输的性能。
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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
人工智能_关于人工智能的议论文1000字3月15日，举世瞩目的“人机大战”尘埃落定，人工智能“阿尔法狗围棋”(AlphaGo)以4：1的比分战胜人类围棋顶尖高手李世石九段，为世人留下一个不愿接受又不得不接受的事实。 面对“阿尔法狗围棋”(AlphaGo)，有人不服，如中国的超级围棋新星柯洁九段，就公开向“阿尔法狗围棋”(AlphaGo)叫板：“你赢不了我!”有人叹息：人类智慧最后的尊严在一只“小狗”面前丢失。有人甚至悲观地认为，机器统治人类的时代即将来临。 其实，所谓人类尊严、所谓机器人的统治时代，只是我们一些人的臆想，“阿尔法狗围棋”(AlphaGo)的胜利，说到底就是一次技术革命的胜利，是人类对自身的一次超越。 正如西安交通大学副校长、国家重点基础研究计划(973)“基于视认知的非结构化信息处理基础理论与关键技术”首席科学家徐宗本说的：“任何人工智能技术的成功一定是当代最新技术综合运用的成功，片面说成谁战胜谁是不公平的，也是无意义的，说人类智慧的最后壁垒被攻破，这都是无稽之谈。” “阿尔法狗围棋”(AlphaGo)的胜利，背后的最大价值在于，它激励人们持续不断地探索过去人工智能领域一直看似难以实现的人类智能级别。从这一点上看，人工智能的胜利也有非凡的意义，甚至可以说具有划时代的意义。 是的，翻开人类历史，哪一次技术革命不带来人类社会翻天覆地的变化?蒸汽机的发明、使用，使人类从农业手工业时代进入了工业
社会;电动机的诞生，使人类从工业社会跨入了现代化。而以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明与应用为主要标志的信息技术革命，更让人类从此进入了自动化、信息化时代。每一次技术革命，伴随的都是生产力的发展和人类自身的解放。 “阿尔法狗围棋”(AlphaGo)的胜利，是不是会掀起又一次技术革命，我们还需拭目以待。然而，人工智能的进步，却可以让我们展望到人类美妙无比的前景。我们似乎可以看到，不久的将来，到处都是机器人在人们的指令下为人们服务;我们似乎可以看到，那些对于目前医术来说几乎无解的人类大脑和神经疾病，如自闭症、老年痴呆症这样的国际医学难题，随着人工智能的进步，一切都会迎刃而解;我们似乎可以看到，有了人工智能的协助，人类真正步入了大同的理想社会。 是的，“阿尔法狗围棋”(AlphaGo)的胜利，是人类的智慧向前迈出的又一步，有了这一步，我们的世界将更加美好。当然，面对这些进步，我们不能只是围观、娱乐和敬仰，我们应该用我们的智慧，去促成人工智能更大的进步!
档号：专业代码： 广东理工职业学院顶岗实习报告系别工程技术系 学生姓名 xxx 学生学号 xxxx 学生班级 10通信技术（1）班 专业名称通信技术 校内指导教师xx 校外指导教师 xxx 实习单位 xx 2013 年 4 月 26日 档 2013 年 4 月 26日 目录 一．实习单位介绍 (3) 1.广东超讯通信技术股份有限公司 (3) 二. 实习岗位及主要内容 (4)
1.实习目的 (4) 2.思想和纪律表现 (4) 3.实习岗位（管线割接员、管线，设备录入员） (4) 4.岗位要求及主要工作内容 (4) 三.实习的主要过程 (5) 1、autoCAD以及zwCAD的使用和看竣工图纸 (6) 2、管线割接 (7) 3、做管线割接方案传输设备工程搬迁、割接工作流程 (8) 4、做管线割接方案 (12) 5、OLT (13) 5、施工现场查勘 (14) 四.实习总结 (16) 参考文献 (16) 致谢 (16) 附录 (16) 顶岗实习记录表及顶岗实习考核鉴定表················ 一、实习单位介绍 1.XXXXX股份有限公司 XXX公司成立于1998年，是中国最早从事移动通信网络建设、网络维护、网络优化的公司之一，现已成长为集通信软硬件、系统集成、信息技术服务一体的高科技企业。目前除在广州设有总部外，还在北京、广州、深圳、广西、江西、四川、甘肃、内蒙古、海南、湖南、贵州等地建立了省级分公司及研发中心。 公司具备通信信息网络系统集成甲级资质、通信网络代维甲级资质，已通过高新技术企业、软件企业、安全生产企业、ISO（ISO 9001质量管理
体系，ISO14001环境管理体系、职业健康安全管理体系）等一系列资格认证。 成立至今，公司已经在通讯行业建立了稳定的市场基础和用户支持群体，并逐渐 成为通信技术服务规范的发起者和倡导者。 公司充分发挥自身优势，不断完善、创新服务体系，为中国移 动等运营商提供专业、优质的一体化服务。我们的合作伙伴有：中国移动、中国 电信、中国联通。 公司践行“每一比特都精雕细琢”的企业宗旨，秉承“客户、 员工、社会、资本共同获益”的经营理念，自主开发，勇于创新，致力于成为最 优秀的通信技术服务商。 超讯成立于1998年，是中国最早从事移动通信网络建设、网络维护、网络优化的公司之一，现已成长为集通信软硬件、系统集成、信息技术服务一体的高科技企业。目前除在广州设有总部外，还在北京、广州、深圳、广西、江西、四川、甘肃、内蒙古、海南、湖南、贵州等地建立了省级分公司及研发中心。 公司具备通信信息网络系统集成甲级资质、通信网络代维甲级资质，已通过高新技术企业、软件企业、安全生产企业、ISO（ISO 9001质量管理体系，ISO14001环境管理体系、职业健康安全管理体系）等一系列资格认证。成立至今，公司已经在通讯行业建立了稳定的市场基础和用户支持群体，并逐渐成为通信技术服务规范的发起者和倡导者。 二、实习岗位及主要内容 1.实习目的 为了巩固学习掌握专业知识，了解通信行业的更多动态，在一边学习一边工作中积累实际的专业知识和社会经验，为毕业后尽快投入到竞争激烈的社会工作中，为以后转正做准备。 2.思想和纪律表现 思想上积极向上爱岗敬业，工作上勤奋努力，认真负责，在不懂时能主动提问，能独立自主。 3.实习岗位（管线割接员、管线，设备录入员） 我的实习工作主要是管线割接和管线，设备录入工作
第1章绪论 1.1课题研究的目的及意义 焊接是制造业中最重要的工艺技术之一。它在机械制造、核工业、航空航天、能源交通、石油化工及建筑和电子等行业中的应用越来越广泛。随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段，发展成为制造业中一项基础工艺，一种生产尺寸精确的产品的生产手段。传统的手工焊接已不能满足现代高技术产品制造的质量、数量要求。因此，保证焊接产品质量的稳定性、提高生产率和改善劳动条件已成为现代焊接制造工艺发展亟待解决的问题。电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展为焊接过程自动化提供了十分有利的技术基础，并已渗透到焊接各领域中。近20年来，在半自动焊、专机设备以及自动焊接技术方面已取得了许多研究和应用成果，表明焊接过程自动化已成为焊接技术新的生长点之一。从21世纪先进制造技术的发展要求看，焊接自动化生产已是必然趋势。焊接机器人的诞生是焊接自动化革命性的进步，它突破了焊接刚性自动化的传统方式，开拓了一种柔性自动化的生产方式，从而使中小批量的产品自动化焊接成为可[1]。 焊接机器人已经广泛应用于汽车、工程机械、摩托车等行业，极大地提高了焊接生产的自动化水平，使焊接生产效率和生产质量产生了质的飞跃。同时改善了工人的劳动环境[2]。但是，现在焊接领域中自动化程度最高的手臂式机器人在使用时有两个局限性：一个是它的活动范围较小，因为它像一个手臂，手臂长1.5~2米，也就是其活动半径，所以焊接的工件不能太长，最大范围也不能超过2米。二是它必须用编程或示教进行工作，对不规则的焊缝，特别是在焊接过程中焊缝发生形变时，则很难适应。然而，许多大型工件体积非常庞大，而且必须在工地和现场进行焊接。例如：石化工业中的大型储油罐、球罐，造船业中的各种轮船，对这类产品的焊接，就很难实现自动化，许多建设工作仍然采用人工焊接[3]。因此，给焊接机器人加装各种传感器，使它们具有焊接路径自主获取、焊缝跟踪以及焊接参数在线调整等能力，具有很高的实用价值。机器人焊接过程的自主化和智能化已经成为科研工作者的一个研究重点。移动焊接机器人由于其良好的移动性、强的磁吸附力以及较高的智能，成为解决大型焊接结构件自动化焊接的有效方法[4]。尽管自主移动机器人的实用化研究还不够完善，但移动机器人是解决无轨道，无导向，无范围限制焊接的良好方案。 1.2国内外研究现状 自1962年美国推出世界上第一台Unimate型和Versatra型工业机器人以来，越来越多的工业机器人投入生产使用中。这其中大约有半数是焊接机器人。焊接机器人是在工业机器人上装备焊接系统，如送丝机、软管、焊枪、焊炬或焊钳，并配备相
SCARA平面关节式装配机器人设计与简单编程 姓名：杨群 学校 : 大连民族学院 学院：机电信息工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 学号：2008022226
摘要：机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志。本文所谈机器人主要指工业装配机器人，既具有操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置，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自动化生产设备。本文重点介绍了SCARA装配机器人机械本体设计、原理流程图及简单的编程。 关键词:装配机器人设计；原理流程图；简单编程
目录 第一章绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 装配机器人现状及发展趋势 (2) 1.2.1装配机器人现状 (2) 1.2.2装配机器人发展趋势 (3) 第二章SCARA装配机器人机械本体设计 (4) 2.1装配机器人系统总体设计 (4) 2.1.1环保压缩机生产线装配机器人功能需求分析 (4) 2.2 机械结构方案设计 (6) 2.3 关节一（大臂）机械结构设计 (8) 2.4 关节二（小臂）机械结构设计 (9) 2.5 三四关节机械结构设计 (10) 第三章原理流程图 (13) 3.1 面向机器人装配设计与规划的集成框架 (13) 第四章简单编程 (16) 4.1 常用编程语言 (16) 4.2 V AL-II语言 (16) 4.2.1 V AL-II语言介绍 (16) 4.2.2 V AL-II系统框图 (17) 4.2.3 V AL-II系统框图说明 (17) 4.3 V AL-II程序举例 (19) 第五章结论与展望 (20) 5.1全文总结 (20) 5.2 后期展望 (21)
研究生课程论文 人工智能前沿 论文题目：人工智能技术在求机器人工作 空间的应用 课程老师：罗亚波 学院班级：汽研1602班 学生姓名：张小涵 学号：1049721602405 2016年10月
人工智能技术在求机器人工作空间的应用 摘要 人工智能的发展迅速，现在已经渗透到机器人的全方位分析与机器人的工作空间的计算中，其对机器人的应用起着越来越重要的作用。元素限制法由三个限制元素构成，分别为杆长限制、转角限制、连杆的干涉。在初步确定限制元素后即可得到边界条件，即可得到工作空间。圆弧相交法由运动学反解过程、工作空间的几何描述以及工作空间的计算过程组成。两者各有其优缺点，都是可取的求工作空间的方法。 关键词：人工智能元素限制圆弧相交工作空间 Abstract With the rapid development of artificial intelligence, it has been applied to the analysis of the robot and the working space of the robot. It plays a more and more important role in the application of the robot. The element restriction method is composed of three elements, which are the length of the rod, the restriction of the angle and the interference of the connecting rod. Boundary conditions can be obtained after the preliminary determination of the limiting element. The arc intersection method is composed of the process of the inverse kinematics of the kinematics, the geometric description of the working space and the calculation process of the working space. Both have their own advantages and disadvantages, are desirable for the working space of the method. Key words: artificial intelligence element limit arc intersection working space
全向移动功能的篮球机器人的机械系统设 计毕业论文 目录 绪论 (1) 0.1 移动机器人现状与技术水平 (1) 0.2 移动机器人机构研究概况 (1) 0.3毕业设计来源及参赛意义 (2) 0.4毕业设计的设计方法、主要任务及目标 (2) 1 全维轮移动篮球机器人机械系统设计整体方案 (4) 1.1机器人整体结构方案 (4) 2 移动平台设计 (7) 2.1移动机器人的运动方式 (7) 2.1.1差动运动方式 (7) 2.1.2全运动方式 (8) 2.1.3选择全向运动方式 (8) 2.2 全向轮的选择 (9) 2.2.1 全向轮的介绍： (9) 2.2.2全向轮的选型 (10) 2.3电动机的选择 (12) 2.3.1 直流电机的选取与计算 (13) 2.4其他部件的选择校核 (17) 2.4.1电机支撑架的选择 (17) 2.4.2轴承的选择及校核 (17) 2.4.3底盘设计 (18) 2.4.4阶梯轴的设计 (18) 2.5电机与轮的装配 (19) 3 捡球机构的设计 (20) 3.1电机的选择及计算 (20) 3.1.1所需转矩计算 (20) 3.2 齿轮的选择及校核 (22) 3.3 插架的设计 (23)
3.4 传动轴的设计 (24) 3.5捡球机构装配 (25) 4 弹射机构设计 (26) 4.1 投篮速度的选取与计算 (26) 4.2气缸的选择 (27) 4.3 导行架的设计 (28) 4.3弹射机构的装配 (29) 5 全维轮移动篮球机器人机械结构装配及总结 (30) 5.1 全维轮移动篮球机器人机械结构 (30) 5.2设计总结 (31) 参考文献 (33) 致谢 (34)
人工智能 人工智能是 20 世纪 50 年代中期兴起的一门新兴边缘科学，它既是计算机科学分支，又是计算机科学、控制论、信息论、语言学、神经生理学、心理学、数学、哲学等多种学科相互参透而发展起来的综合性学科。人工智能又称智能模拟，是用计算机系统模仿人类的感知、思维、推理等思维活动。它研究和应用的领域包括模拟识别、自然语言理解与生成、专家系统、自动程序设计、定理证明、联想与思维的机理、数据智能检索等。例如，用计算机模拟人脑的部分功能进行学习、推理、联想和决策；模拟医生给病人诊病的医疗诊断专家系统；机械手与机器人的研究和应用等。 一、人工智能发展史 50 年代人工智能兴起，相继出现了一批显著的成果，如机器定理证明、跳棋程序、通用问题、求解程序 LISP 表处理语言等。但由于消解法推理能力的有限，以及机器翻译等的失败，使人工智能走入低谷。 60 年代末到 70 年代，专家系统出现，使人工智能研究出现新高潮。并且 1969 年成立了国际人工智能联合会议。 80 年代，随着第五代计算机的研制，人工智能得到了很大发展。日本 1982 年开始了“第五代计算机研制计划”，即“知识信息处理计算机系统 KIPS ，”其目的的是使逻辑推理达到数值运算那么快。 80 年代末。神经网络飞速发展。 1987 年，美国召开第一次神经网络国际会议，宣告了这一科学的诞生。 90 年代，人工智能出现新研究高潮由于网路技术特别是国际互联网技术的发展，人工智能开始由单个智能主体研究转向基于网络环境下的分布式人工智能研究。 、人工智能的优越性 人工智能作为本世纪中叶新崛起的、综合性最强的新兴前沿科学，它涉及非常广泛的学科领
复旦大学 5G 移动通讯对中国未来的影响 （本科毕业论文） 论文题目： 5G移动通讯对中国未来的影响 学生姓名：王志秋 所在学院：软件学院 专业：软件工程 学号： 012869288 指导教师：李丽 完成日期： 2018-06-01
摘要 自上世纪80 年代以来，移动通信每十年出现新一代革命性技术，持续加快信息产业的创新进程，不断推动经济社会的繁荣发展。当前，第五代移动通信技术（5G）正在阔步前行，它将以全新的网络架构，提供至少十倍于4G 的峰值速率、毫秒级的传输时延和千亿级的连接能力，开启万物广泛互联、人机深度交互的新时代。 作为通用目的技术，5G 将全面构筑经济社会数字化转型的关键基础设施，从线上到线下、从消费到生产，从平台到生态，推动我国数字经济发展迈上新台阶。本报告测算结果显示，2030 年，在直接贡献方面，5G 将带动的总产出、经济增加值、就业机会分别为6.3 万亿元、2.9 万亿元和800 万个；在间接贡献方面，5G 将带动的总产出、经济增加值、就业机会分别为10.6 万亿元、3.6 万亿元和1150 万个。 5G 正处于技术标准形成和产业化培育的关键时期，全球各国在国家数字化战略中均把5G 作为优先发展领域，强化产业布局，塑造竞争新优势。我国要紧抓这一历史性新机遇，加大统筹推进力度，加快5G 产业化进程，超前部署网络基础设施，营造产业生态环境，深化各领域融合应用，全面开创5G 发展新局面，为全球5G 发展做出新的、更大贡献。
目录 一、5G 将成为引领国家数字化转型的通用目的技术 (1) （一）5G 技术开辟移动通信发展新时代 (1) （二）5G 网络构筑万物互联的基础设施 (2) （三）5G 应用加速经济社会数字化转型 (3) 二、5G 经济社会影响的传导机制和测算框架 (6) （一）5G 对经济社会影响的传导机制 (6) （二）5G 对经济社会影响的测算框架 (9) 三、5G 对经济社会发展的贡献及前景展望 (11) （一）5G 对经济产出的贡献 (11) （二）5G 对经济增加值的贡献 (14) （三）5G 对就业增长的贡献 (17) 四、充分释放5G 发展潜能的相关举措建议 (20) （一）把握发展窗口，加快产业化进程 (20) （二）加强国际合作，共享全球发展红利 (21) （三）加强超前谋划，构筑网络基础设施 (21) （四）营造创新环境，促进产业融合发展 (22)
智能移动式送料机器人机械系统设计 摘要：智能移动式送料机器人以电动机作为驱动系统，运用单片机传感器等技术达到其智能移动的目的，实现行走、刹车、伸缩、回转等多种动作的操作。因此它具有机械化、程序化、可控化、适应性、灵活性强的特点。 前言：工业机器人是一种典型的机电一体化产品在现代生产中应用日益广泛，作用越来越重要，机器人技术是综合了计算机、控制、机构学、传感技术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。
现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”我国研制的排爆机器人不仅可以排除炸弹，利用它的侦察传感器还可监视犯罪分子的活动。监视人员可以在远处对犯罪分子昼夜进行观察，监听他们的谈话，不必暴露自己就可对情况了如指掌。 智能小车，又称轮式机器人，可以在人类无法
适应的恶劣和危险环境中代替人工作。它是一个集环境感知，规划决策，自动驾驶等功能于一体的智能系统。现如今已在诸多领域有广泛的应用。对于快要毕业的大学生来说也是一个实时、富有意义和挑战的设计课题。 正文： 设计方案： 一课题名称：智能移动式送料机器人设计 二机器人工作过程及设计要求 自主设计智能移动小车，设计一个取料 手爪装配到小车上，完成取料机器人的机械系统设计，并进行机器人运动规划和取料虚拟仿真，使机
器人完成如下动作：沿规定路径行驶——工件夹取——车体旋转——手爪张开，将工件从储存处送到运料车上。 三机器人设计的内容 一机械手的设计：
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 摘要 本文首先对机器人的国内为发展现状做了介绍，同时根据设计要求对机器人的整体方案进行了分析，包括几何尺寸、驱动芯片的选择和程序的编制。然后从机器人性能要求的角度出发，分别对机器人的运动方式、模型结构和车体成型方式做了比较，最终确定了非完整约束轮驱四轮式移动结构模型——后轮同轴驱动，前轮转向的轮型机器人。 文章对移动机器人硬件结构做了详细的可行性分析及设计，并且做了相应的计算、校核，主要包括：驱动轮电机和转向轮电机的选择及其驱动电路的设计；齿轮的设计计算和校核；转向机构设计和车体的一些机械结构设计等。并且针对本设计所研究的机器人，设计了驱动模块。本设计中，采用增量式光电编码器测量移动机器人后轮的实时转速，进而通过特定算法得到实时电机驱动模块的PWM控制量，实现运动机器人运动的闭环控制。 最后，本文对所作研究和主要工作进行了总结，并将设计的轮型机器人的结构进行联合调试。实验结果表明，该系统性能稳定、可靠，可控制性高，安全性高，达到了本设计的设计要求。 关键词：轮式移动机器人(WMR)；硬件；非完整约束；驱动模块 -I-
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） Abstract In this paper the development of robot profiles and classification made a presentation According to the design requirements of the robot's overall program for the analysis, including geometry, rapid movement, anti-jamming, operability and maintainability. Then robot performance requirements from the perspective, the robot's movement, Model structure and body molding form of a comparison, finalization of non-refoulement integrity constraint round four mobile model -- coaxial rear-wheel drive nose wheel steering the robot vehicle Based on a mobile robot hardware architecture done a detailed feasibility analysis and design, and the corresponding calculation, checking, including driving wheel motor and steering wheel and the choice of motor drive circuit design; Gear design and verification; Selection and battery charging circuit programming; sensing part of the design; before and after the shock absorber systems, and to design the body and some mechanical structure design. It should also study the design of the robot, to discuss the design of the system reliability Finally, we made to research and the main work of summing up and robot design models of the structure of the joint debugging. Experimental results show that the system is stable, reliable, and can be controlled, safe, meeting the requirements of Design Keywords：Wheeled Mobile Robot (WMR)；Hardware； Nonholonomic Constraints；Move Module 毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完 -II-
智能机器人的发展与应用前景 摘要 本文介绍了智能机器人的发展概况、机器人的感官系统、机器人运动系统及人工智能技术在机器人中的应用,智能机器人是一个在感知-思维-效应方面全面模拟人的机器系统,外形不一定像人。它是人工智能技术的综合试验场,可以全面地考察人工智能各个领域的技术,研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。 关键词: 智能机器人感官仿生人工智能 1.引言 人们通常把机器人划分为三代。第一代是可编程机器人。这种机器人一般可以根据操作人员所编的程序,完成一些简单的重复性操作。这一代机器人是从60年代后半叶开始投入实际使用的,目前在工业界已得到广泛应用。第二代是“感知机器人”,又叫做自适应机器人,它在第一代机器人的基础上发展起来的,能够具有不同程度的“感知”周围环境的能力。这类利用感知信息以改善机器人性能的研究开始于70年代初期,到1982年,美国通用汽车公司为其装配线上的机器人装配了视觉系统,宣告了感知机器人的诞生,在80年代得到了广泛应用。第三代机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,因此能在非特定的环境下作业,称之为智能机器人。智能机器人与工业机器人的根本区别在于,智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。而感知本身,就是人类和动物所具有的低级智能。因此机器的智能分为两个层次:①具有感觉、识别、理解和判断功能; ②具有总结经验和学习的功能。所以,人们通常所说的第二代机器人可以看作是第一代智能机器人。 2.智能机器人的感官系统 2.1触觉传感器 英国近几年在阵列触觉传感方面开展了相当广泛的研究。例如:Sussex大学和Shack-leton系统驱动公司研制的基于运动的介电电容传感的阵列;由威尔士大学和软件科学公司研制的采用压强技术的装在机器人夹持器上的传感器。 2.2视觉传感 在机器人视觉方面,目前市场上销售的有以下6类传感器:①隔开物体的二维视觉:双态成像;②隔开物体的二维视觉:灰度标成像;③触觉或叠加物体的二维视觉;④二维观察;⑤二维线跟踪;⑥使用透视、立体、结构图示或范围找寻技术从隔开物体中提取三维信息。在这类系统方面,它们只能做一些很简单的操作。例如:为了使机器人具有某种程度的人眼功能,已进行大量的研究工作并向如下两类系统发展:①从一维物体中提取三维信息;②活动机器人导航、探路和躲避障碍物的现场三维分析。伦敦大学目前正在研究一种双目视觉机器人的实时图像处理机。还有正在研究机器人视觉系统的教育机构有:考文垂工业大学、爱丁堡大学、格拉斯哥大学、格温特大学;而伯明翰大学则专门研究惯性传感器。另外,还有许多从事传感系统开发的单位,都进行了传感反馈研究。如米德尔塞克斯工业大学致力于使机器人能组织和使用来自不同类型传感器的数据。这种机器人能“看”、“感”和“听”,它更接近于人。 2.3听觉传感