H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y
仿生感知与先进机器人技术
课程报告(2)
报告题目：仿生机器蛇的研究
院系：机电工程学院飞行器制造工程
班级：1108301
姓名：XXX
学号：11108301xx
哈尔滨工业大学机电工程学院
仿生机器蛇的研究
Xxx
（哈尔滨工业大学机电学院，黑龙江哈尔滨 150000）
摘要：机器人仿生学是从仿生的角度对机器人进行研究，是机器人领域的重要分
支. 本文从综述、蛇的运动原理、仿生机器蛇的运动原理、系统构成、关键技术、存在的问题、发展方向等方面归纳和评述了仿生机器蛇的研究情况。
关键字：仿生蛇技术原理模块构成
1 引言
九十年代以来，机器人技术的应用开始从制造领域向非制造领域(如宇宙探测、海底探查、管道敷设和检修、医疗、军用、服务、娱乐等方面)扩展，从而基于非结构环境、极限环境下的先进机器人技术及其应用研究已成为机器人技术研究和发展的主要方面。地球上生物历经长年进化，不仅具备超乎寻常的对自然环境的适应能力，而且更有功能和特性极其完备的动作机理和功能器官。因此，基于仿生机理微特机器人的研究将是非结构环境下机器的研究重点。[1]
2 国内外研究情况综述
发达国家十分重视蛇形机器人的研制和开发。从1972年日本东京工业大学的I-lirose教授研制出第一台至今，相继有数十台蛇形机器人样机问世。目前，国外比较系统而深入地研究蛇形机器人的机构主要有：日本东京工业大学的Hirosc机器人实验室(H．F Robot Lab)、美国密歇根大学(University of Michigan—UM)的移动机器人实验室(Mobfie Robotics Laboratory)、美国卡内基-梅隆大学(Carnegie Mellon University —CMU)的生物机器人技术实验室(Biorobotics Lab)等，其各期的样机基本包括了现有蛇形机器人的所有重要特性。
蛇形机器人的研究在我国起步较晚，但进展很快。2001年11月，国防科大研制了他们的蛇形机器人样机。该机器人蛇体由十七节组成，长1．2米，直径0．06米，重1．8公斤，可蜿蜒前进、后退、拐弯和加速，其最大运动速度可达每分钟20米。身体下部装有从动轮，执行单元采用平行连接方式，只能完成平面内的蜿蜒运动。中科院沈阳自动化所机器人开放实验室是国内目前研究蛇形机器人最系统和最深入的单位，他们于2001年开始研究的蛇形机器人“勘查者一I”是国家863计划项目，于2004年初通过专家组的考核验收。该蛇形机器人长150cm，腰间直径8cm，重3kg，共16个关节，行走速度可达0．4m ／s，头部装有微型摄像机，采用分布式神经网络控制方法，在嵌入式微机控制器的核心指挥下，具有三维空间运动能力，可以自动识别地面环境特征，相应采取蜿蜒、侧滑、伸缩、翻滚等步态，在硬地面、沙地或软土中爬行，还能够跨越5锄的障碍物。[2]
3 蛇的运动原理
生物蛇无需驱动足，仅仅依靠自身体态的变化就能在障碍物众多、凹凸不平的环境下行走自如。蛇的这个特性引起了科技工作者的关注，不断有仿蛇机器人研究的报道。而当前仿蛇机器人的变体运动研究大多集中于运动平面内，机器人通过体态变化及界面的摩擦力来实现系统的运动．而本文则
着重考虑与运动平面相垂直的平面内仿生机器人的变体动作。系统有效控制等方面的问题，以适应恶劣环境或人力所限、人所不及的环境下作业的需要，比如地震后对受灾地区的勘察、寻找幸存者、核电站中反应炉的清理、煤气管道内部的在线检测等。
4 仿生机器蛇的具体研究
4.1 仿生机器蛇概述
从17世纪以来，人们一直没有中断对蛇体结构和运动规律的研究。它们具有无肢、软体、低重心、多冗余度和结构密封的生理特点，能在各种
环境中生存繁衍。模仿生物蛇原型的机器人与一般移动机器人不同，具体表现如下：
(1)环境适应性强。它能够在不同的环境和情况下采取蜿蜒运动、伸缩运动、侧向运动、直线运动、冲刺运动、推进运动以及跳跃、攀缘等多种运
动方式，能够在草地、在沙地、在树上、在水中、在废墟坎坷中和在悬岩峭壁上运动自如。
(2)运动灵活性好。蛇形机器人具有多于确定空间位置和姿态所需的自由度，它有较强的灵活性和实用性。比如，在遇到障碍物时，它可以根据障
碍物的特点：1）避开较大、较高的障碍物。2）越过较小、较低的障碍。3）借助身体与障碍物抵触时的反作用力改变方向继续运动。
(3)结构易模块化。蛇形机器人由多个重复关节组成，结构容易实现模块化，特别是当单个模块具有感知、自主能力，多个模块间具有协调、通讯，
尤其是具有可重构能力时，蛇形机器人的功能将能进一步加强。
(4)适应范围广。蛇形机器人有着非同一般的应用前景，比如：星球探测、军事侦察、管道检测和灾难救援等非结构环境和极限环境下的自主作业。
对蛇形机器人的仿生研究而言，对蛇的运动方式和运动能力进行试验，验证和探索蛇的运动规律，其意义深远。近年来日本东京工业大学S．Hirose
和上海交通大学吕恬生等从仿生的角度已经分别对蛇在平地、在斜坡、在迷宫中的运动进行了试验研究和理论研究，并仿生实现。其他研究人员也研制出多种蛇形机器人样机。而今，蛇形机器人研究正朝可重构功能和三维运动功能的方向发展。蛇的多种运动步态中，伸缩运动是最基本的步态之一。基于对生物蛇在不同环境中的观察与试验，讨论了生物蛇伸缩运动的运动机理和适应环境，建立了运动学的数学模型，并对该仿生机器人系统进行了运动学分析，提出了蛇形机器人的仿生及机械结构。通过对沈阳自动化研究所研制出的具有环境适应能力的蛇形机器人的伸缩运动试验，证明了这两种伸缩运动步态的可行性。
蛇形机器人的优点有: 1) 运动稳定性好, 适应地形能力强； 2) 具有高的牵引力；
3) 由于模块化结构的特点, 其可靠性和维护性高； 4) 整个结构可以密封, 适于恶劣的环境下作业。
蛇形机器人的缺点有: 1) 多自由度的控制困难；2) 由于机构结构形式的限制, 必须采用管道式传输物体, 限制了它的承载能力；3) 由于表面积与体积之比大, 造成的温度控制问题；4) 蛇形机器人的运动速度和轮式机构相比较慢。
4.2 仿生机器蛇的模块结构和技术原理
蛇形机器人由多个相同的模块构成，各节有独立的驱动系统，采用统一的车厢式结构和活动坐标式运动方式，依靠躯体和地面间的相互作用实现驱动。它有多种运动形式，
前进的动力和机构的运动形式有密切的关系。从运动角度考虑，它至少要有两节模块相连。如果有特殊的传感器、执行器、电池时，它需要头和尾两模块。模块之间连接可以用关节或简单的刚性连接。有的蛇形机器人利用被动轮来改变肌体与地面之间的摩擦特性 (图1)，有的则利用平板增加运动和跨越的稳定型 (图2)。
蛇形机构关节形式的选择直接决定了其运动的功能。目前实现的关节形式种类有：1) 简单关节。这种关节可以使机构在水平或垂直平面内运动，容易控制，经济性好 (图3)；2) 球窝关节，适于大多数框架用刚性管的机器人。球窝关节控制难，制造复杂，但允许模块之间相对独立运动 (图4)；3) 柔性连接。柔性连接可以是橡胶等弹性材料，其特点是可以向各个方向弯曲，通常它与线索铰盘驱动器联合使用 (图5)；4) 特殊关节。为实现特殊目的而使用的关节，通常它有三个自由度（图6）。
图1图2
图3图4
图5图6
蛇形机器人不是利用轮子, 而是利用模块之间的相对转动, 使身体弯曲伸张实现运动, 可以有多种执行器结构实现驱动。目前大多利用伺服电机驱动,它的驱动方式有:
1) 电机-控制杆驱动器: 电机通过一个控制杆传递力, 使关节弯曲； 2) 电机直接驱动: 电机输出轴直接与关节轴连接； 3) 铰盘绳索驱动器: 电机驱动铰盘来控制围绕其上的绳长, 绳子的收缩控制关节的转动。[3]
4.3 仿生机器蛇的运动规律
我们所研究的机器蛇是一种多肢体仿生机器人参考了东京大学的Shigeo Hirose 教授于ACM结构和日本Ibaraki 大学马书根关于正弦步态方面的研究是一种新颖的机构并有多种优点。整个系统有相同且独立的模块构成因此当有模块损坏时可以方便的替换。而这些目前类似的以轮子为基础的单肢体移动机器人无法做到的。由于具有多种爬行方式因此在较为崎岖的路面爬行时而不会出现轮式月球车的卡死现象，这又为外层空间探索提供了良好的保证。
运动机理是基于行波推进理论。装配时可以平行安装实现平面的二维运动也可以采取正交串联安装装配成空间杆件实现空间的三维运动，可在狭小的空间或管道中进行爬行可运用军事医学化学化工领域代替人在危险的环境中完成侦察检查等工作。
从蛇的运动研究可见，其爬行是一个复杂且十分灵活的运动过程很难完全模拟。在研究蛇的运动时我们总是先去研究蛇的一些最基本的运动。若干种基本运动的复合，就是蛇的实际运动蛇。爬行时身体成S形，以典型的蛇式运动方式运动时，有波动特性，因此研究人员一般以串联杆系和行波作为机器蛇运动的基本模式，如图7中状态0所示。
图7
机器蛇以基本运动模式运动时各节点顺次到达波峰位置相邻两段之间的夹角呈现出有规律的变化如图7所示在半波长内夹角α、β、α、γ经1/8 周期后变为γ、α、β、α，即夹角随状态变化，而循环向右移位。这个变化通过步进电机的转动完成同时也实现了波动前进。图7中数字标号1 、4 、7 分别代表一个周期内的几个典型状态，到状态7 周期结束时，机器蛇移动了距离d 。
就目前所研制的机器蛇来看，绝大多数的机器蛇都可以实现两种以上的运动模式。其中既有模仿自然界中蛇类运动模式的，也有采用一些人为想象出来的运动模式的。因此机器蛇的运动模式可以分为两类蛇类运动模式和非蛇类运动模式。
其中蛇类运动模式如图8所示，主要有： 1）直线运动，如图8 a 所示。沿着身长方向产生一个波形将身体一部分抬起并利用单元的长度向前运动。由于与地面之间没有太多的滑动，因此效率也较高。2）垂直波动运动，如图8 b 所示。是一种相对来说效率比较高的运动模式，因为在采用这种运动模式时机器蛇与地面只有少数的接触点，垂直波动运动的波形其实是由两个波组成的一个腹部产生的纵向运动、一个横向盘旋运动。
两者之间有一定的位相差，构成了侧向盘旋运动的波形。3）水平波动运动，如图8 c 所示。一种在平地上的连续运动模式，采用这种运动方式时，机器蛇可以在平地或者是有规则排布障碍物的场地上爬行运动中身子略为抬起，同时按照一定的曲线产生侧向的运动。波形在Hirose 教授研制的机器蛇中将其运动方程设为一条正弦曲线。
图8
而非蛇类运动模式主要是人们在观察了蛇的真实运动后结合自己所制作的机器蛇样品设计的一些运动模式，这其中主要有：
1）U 型移动，如图9 a 所示。在运动过程中所有电机朝一个方向旋转使得机器蛇整体弯成U 字型，然后U 字两端的关节作为支点将U 字底部的几节单元抬起并向前移动，随后底部作为支点将两头翘起向前运动并周而复始。这种运动在机理上和上面的侧向运动很相近，只不过在侧向运动中在运动平面中的波形数较多而在侧向环绕中运动平面中的波形数为零。
2）轮式滚动，如图9 b 所示。机器蛇所有关节蜷曲在竖直平面内形成一个圆环，在运动方向上还没有和地面接触的关节慢慢舒展开始接触地面，而原先接触地面的开始蜷曲形成类似于轮子在地面上滚动的效果。
当然在机器蛇的研究过程中所实现的运动模式并不只是以上这些，比如还有抬头螺旋、盘旋翻滚等。每个研究组也都会根据实际情况提出一些新的运动模式，因此这里不再例举。
图9
4.4 蛇形机器人控制问题的研究
4.4.1 控制系统的总体设计问题
由于机器人是一个高度非线性的复杂系统每一个关节都是一个分散的子系统，而且需要高速高精度的控制。因此传统的集中控制往往难于取得理想的控制效果。
分散控制是利用分散的信息实现分散的控制，目前已经应用到各种复杂系统的控制。针对机器人多关节的特点对机器人系统采用分散控制是十分自然的，正如Putz 和Finsterwalder 所指出的那样，分散控制是机器人控制中的一种非常有效的方法。
4.4.2 蛇行机器人的轨迹跟踪问题
迄今为止，对机器蛇类机器人的控制研究并不多，但是对多关节机械手的研究已经比较深入，而两者之间的研究有许多相似和可借鉴之处的。
多关节机械手是一个多输入多输出强耦合非线性时变的控制对象，机械手的模型参数随它的位置姿态和负载的变化而变化，因而机械手轨迹跟踪是一个相当复杂和困难的控制问题。不过人们已经提出很多机械手轨迹跟踪控制算法。
4.5 运动控制中的协调问题
运动控制中的协调问题包括两个方面多种运动模式的协调问题和多电机的协调问题。对于于不同的运动步态和不同的反馈方式需要用不同的流程图在程序中实现电机的控制，但从硬件电路和控制程序方面角度看要求有良好的互换性。在多电机系统的协调问题方面，蛇形机器人的整体运动是由各个执行单元之间的相对转动产生的。要得到比较平滑的运动曲线，就要求所有执行单元之间有良好的协调性，这也是机器蛇控制的关键点。通过建立运动学模型分析步态等理论计算来得到电机的理论控制参数，在电路中增加反馈弥补性能上的差别等措施来解决多电机的协调问题。[4]
5 蛇形机器人研究的问题和解决方案
5.1 结构设计的难点
从可重构性方面，采用可重构思想，设计出具有简单灵活特性的机械结构，实现某种运动模式方面。蛇形机器人的各模块要具有通用性和经济性，从运动的复杂性来看，要实现水平面或垂直面中的二维运动方式的机械结构较易实现。稍复杂一些的结构能在水平面中作抬头动作或爬台阶的动作，然而要实现蛇类的爬树或缠在树枝上的动作，则在结构上具有很大的难度和复杂性。
5.2运动模式研究的难点
运动模式研究的难点在于多种运动步态的规划。自然界蛇的运动模式极其灵活多变，运动平稳性好，蛇形机器人只能在一定程度上实现对蛇的运动模式的模拟。比较常见的步态有蜿蜒运动直线运动侧向运动等，表现这些运动的波形可以用三角函数傅立叶系数和表向量通常正弦函数可容易地展现波形的参数，但对于任意时间变化的波形有其局限性。用关节角度图表可以简单的描述各个关节的角度便于机器人的控制，但是并不能详细的描述波形运动方式。
5.3 控制系统的难点
控制系统的难点在于多机之间的通讯和各个单元之间的协调控制。蛇形机械虽然由许多看似简单的单元模块组成，但如果使其按照串联杆系波动规
律运动起来却不是容易的事情，需要各个模块按某一顺序进行协调控制，可以通过手工的方式构建蛇形步态，但效率相当低，而且会错过一些步态。鉴于控制系统的复杂性，一般采用由上下位机两级计算机组成的控制方案更全面。通过人机界面HMI 与上位机通讯上位机完成对机器蛇的实时监控，依靠图形化界面操纵机器蛇，查询各部分的状态并进行在线和离线仿真同时规划步态和路径。
5.4 具体解决方案
1）运用可重构思想实现一种类正弦波形的运动步态设计出一种新型的执行单元结构，要求重量轻又要有足够的强度和刚度，还可以采用平行安装和正交串联安装等多种方式进行连接组合。
2）利用三维计算机设计软件Pro/Engineer 和 Unigraphics NX 进行零件的设计和分析并进行装配。
3）设计机器蛇的单片机控制系统利用Protel 进行控制和驱动电路的设计并完成电路板的焊接。
4）建立机器蛇的运动学模型规划蛇形机器人常见的步态得到相应的控制参数。
5）根据步态的控制参数编写流程图单片机控制程序。
6）调试直流电机驱动系统单片机系统无线传输模块和人机界面HMI。[6]
6 蛇形机器人研究的发展方向
蛇形机器人研究发展的方向主要在两个方面：结构设计运动规划及其在控制上的实现。蛇形机器人结构不再局限于二维运动方式，能可靠灵活地实现非结构化未知的三维空间运动，实现作抬头爬台阶类似自然界蛇类的爬树或缠绕等复杂动作，并且具有较快的运动速度和足够的负载能力。
在那些非结构化高限制性的环境中，如核反应堆的侦察、化学废料的掩埋以及医疗内窥领域，要求机器人有更多的灵活形自由度冗余度。这些地方的应用环境都是相当复杂的或者是随时间变化的，很难精确建模。要使高冗余度机器人在上述环境中得到实施必须解决基于传感器的路径规划问题并引入空间构形法。
在控制系统中的计算机仿真系统也是一个重要的发展方向，通过仿真系统可以优化步态和运动路径。[7]
参考文献：
[1]韩良明．仿生机械学[M].上海：上海交通大学出版杜，1989。
[2]吕恬生，王翔宇．蛇的爬行运动实验和运动中蛇体曲线的动态模拟[J]．上海交通大学学报．1998， 2(1)：131-135。
[3]崔显世，颜国正．一个微小型仿蛇机器人样机的研究[J]．机器人．1999，21(2)：156-160。
[4]刘华，颜国正．仿蛇变体机器人运动机理研究[J]．机器人．2002，24(2)：154--158。
[5]李斌，叶长龙．蛇形机器人的扭转运动研究[J]．中国机械上程．2005，16(1 1)：941～944。
[6]刘金国．蛇形机器入伸缩运动仿生研究[J]．机械工程学报．2005，41(5)：108～113。
[7]马书根．一种具有三维运动能力的蛇形机器人的研究[J]．机器人．2004，26(6)：506～509．
编号: 哈尔滨工业大学 大一年度项目中期检查报告 项目名称：仿生六足机器人 项目负责人：学号 联系电话：电子邮箱： 院系及专业：机电工程学院 指导教师：职称： 联系电话：电子邮箱： 院系及专业：机电工程学院 哈尔滨工业大学基础学部制表 填表日期：2014 年 6 月28 日
一、项目团队成员（包括项目负责人、按顺序） 二、指导教师意见 三、项目专家组意见
四、研究背景 1.研究现状 4.1国内研究现状 随着电子技术发展，计算机性能的提高，使多足步行机器人技术进入了基于计算机控制的发展阶段。其中有代表性的研究为1993年,美国卡内基-梅隆大学开发出有缆的八足步行机器人DANTE，图1所示,用于对南极的埃里伯斯火山进行了考察，其结构由2个独立的框架构成。这一阶段研究的重点在于机器人的运动机构的设计、机器人的步态生成与规划及传统的控制方法在机器人行走运动控制过程的应用。Boston Dynamics公司的Big Dog四足机器人用于为军队运输装备，其高3英尺，重165磅，可以以3.3英里的速度行进，其采用汽油动力。 图1 Adaptive Suspension Vehicle 图2 Odex1步行机器人 图3 MIT腿部实验室的四足和双足机器人图4 DANTE步行机器人 由于新的材料的发现、智能控制技术的发展、对步行机器人运动学、动力学高效建模方法的提出以及生物学知识的增长促使了步行机器人向模仿生物的方向发展。 4.2国外研究现状 我国步行机器人的研究开始较晚，真正开始是在上世纪80年代初。1980年，中国科学院长春光学精密机械研究所采用平行四边形和凸轮机构研制出一台八足螃蟹式步行机,主要用于海底探测
一、运动学正解程序及结果 1、程序： syms x1x2x3x4x5x6d1d2d4a2a3x d a Rx=[1 0 0 0;0 cos(x) -sin(x) 0;0 sin(x) cos(x) 0;0 0 0 1]; Rz=[cos(x) -sin(x) 0 0;sin(x) cos(x) 0 0;0 0 1 0;0 0 0 1]; Tx=[1 0 0 a;0 1 0 0;0 0 1 0;0 0 0 1]; Tz=[1 0 0 0;0 1 0 0;0 0 1 d;0 0 0 1]; t=pi/180; y1=90;y2=-90;y3=-90; T01=subs(Rz,x,x1)*subs(Tz,d,d1)*subs(Rx,x,y1*t); T12=subs(Rz,x,x2)*subs(Tz,d,d2)*subs(Tx,a,a2); T23=subs(Rz,x,x3)*subs(Tx,a,a3)*subs(Rx,x,y3*t); T34=subs(Rz,x,x4)*subs(Tz,d,d4)*subs(Rx,x,y4*t); T45=subs(Rz,x,x5)*subs(Rx,x,90); T=T01*T12*T23*T34*T45; t=subs(T,{y1,y3,y4,y5},[pi/2,-pi/2,-pi/2,pi/2]); t= simplify(t); nx=t(1,1);ny=t(2,1);nz=t(3,1); ox=t(1,2);oy=t(2,2);oz=t(3,2); ax=t(1,3);ay=t(2,3);az=t(3,3); px=t(1,4);py=t(2,4);pz=t(3,4); 结果： Nx=sin(x2 + x3)*cos(x1)*sin(x5) - cos(x5)*sin(x1)*sin(x4)+cos(x1)*cos(x2)*cos(x3)*cos(x4)*cos(x5) - cos(x1)*cos(x4)*cos(x5)*sin(x2)*sin(x3) Ny=cos(x1)*cos(x5)*sin(x4) + sin(x2 + x3)*sin(x1)*sin(x5)+cos(x2)*cos(x3)*cos(x4)*cos(x5)*sin(x1) - cos(x4)*cos(x5)*sin(x1)*sin(x2)*sin(x3) Nz=sin(x2 + x3)*cos(x4)*cos(x5) - cos(x2 + x3)*sin(x5) Ox=sin(x4)*(cos(x1)*sin(x2)*sin(x3) - cos(x1)*cos(x2)*cos(x3)) - cos(x4)*sin(x1) Oy=cos(x1)*cos(x4) - sin(x4)*(cos(x2)*cos(x3)*sin(x1) - sin(x1)*sin(x2)*sin(x3)) Oz=-sin(x2 + x3)*sin(x4) Ax=cos(x1)*cos(x2)*cos(x3)*cos(x4)*sin(x5) - sin(x2 + x3)*cos(x1)*cos(x5) - sin(x1)*sin(x4)*sin(x5) - cos(x1)*cos(x4)*sin(x2)*sin(x3)*sin(x5) Ay=cos(x1)*sin(x4)*sin(x5) - sin(x2 + x3)*cos(x5)*sin(x1) + cos(x2)*cos(x3)*cos(x4)*sin(x1)*sin(x5) - cos(x4)*sin(x1)*sin(x2)*sin(x3)*sin(x5)
第一章绪论 1. 机器人学（Robotics）它包括有基础研究和应用研究两个方面，主要研究内容有：(1) 机械手设计；(2) 机器人运动学、动力学和控制；(3) 轨迹设计和路径规划；(4) 传感器(包括内部传感器和外部传感器)；(5) 机器人视觉；(6) 机器人语言；(7) 装置与系统结构；(8) 机器人智能等。 2. 机器人学三原则：（1）机器人不得伤害人（2）机器人应执行人们的命令，除非这些命令与第一原则相矛盾（3）机器人应能保护自己的生存，只要这种保护行为不与第一第二原则相矛盾。 3. 6种型式的机器人： (1) 手动操纵器：人操纵的机械手，缺乏独立性； (2) 固定程序机器人：缺乏通用性； (3) 可编程机器人：非伺服控制； (4) 示教再现机器人：通用工业机器人； (5) 数控机器人：由计算机控制的机器人； (6) 智能机器人：具有智能行为的自律型机器人。 4. 按以下特征来描述机器人： （1）机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官 ( 如肢体、感官等 ) 的功能； （2）机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变，是柔性加工主要组成部分； （3）机器人具有不同程度的智能，如记忆、感知、推理、决策、学习等；（4）机器人具有独立性，完整的机器人系统，在工作中可以不依赖于人的干预。 5. 机器人主要由执行机构、驱动和传动装置、传感器和控制器四大部分构成 6. 控制方式主要有示教再现、可编程控制、遥控和自主控制等多种方式。 7. 示教－再现即分为示教－存储－再现-操作四步进行。 8. 控制信息顺序信息：位置信息：时间信息： 9. 位置控制点位控制－PTP（Point to Point）： 连续路径控制－CP（Continuous Path）： 10. 操纵机器人可分为两种类型：能力扩大式机器人：遥控机器人： 11. 第三代智能机器人应具备以下四种机能：运动机能感知机能： 思维能力：人－机对话机能： 智能机器人是一种“认知－适应"的工作方式。 12.目前我国机器人的发展正朝着实用化、智能化和特种机器人的方向发展。
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 仿生感知与先进机器人技术 课程报告(1) 报告题目：仿生机械的发展 院系：机电学院 班级： 姓名： 学号： 哈尔滨工业大学机电工程学院
仿生学及仿生机械学的由来 仿生学（Bionics）是模仿生物的特殊本领的一门科学。仿生学籍了解生物的结构和功能原理，来研制新的机械和新技术，或解决机械技术的难题。1960年由美国的J.E.Steele 首先提出。 仿生学这个名词来源于希腊文“Bio”，意思是“生命”，字尾“nic”有“具有……的技术中利用这些原理，提供新的设计思想、工作原理和系统架构的技术科学。 仿生机械学是上世纪60年代初期出现的一门综合性的新兴边缘学科，它是生命科学与工程技术科学相互渗透、相互结合而形成的。包含着对生物现象进行力学研究，对生物的运动、动作进行工程分析，并把这些成果根据社会的要求付之实用化。 仿生学的研究方向 （1）生物材料力学和机械力学，是以骨或软组织（肌肉、皮肤等）作为对象，通过模型实验方法，测定其应力、变形特性，求出力的分布规律。还可根据骨骼、肌肉系统力学的研究，对骨和肌肉的相互作用等进行分析。另外，生物的形态研究也是一大热门。因为生物的形态经过亿万年的变化，往往已形成最佳结构，如人体骨骼系统具有最少材料、最大强度的构造形态，可以通过最优论的观点来学习模拟建造工程结构系统。 （2）生物流体力学，主要涉及生物的循环系统，关于血液动力学等的研究已有很长的历史，但仍有许许多多的问题尚未解决，特别是因为它的研究与心血管疾病关系十分密切，已成为一门倍受关注的学科。 （3）生物运动学，生物的运动十分复杂，因为它与骨骼和肌肉的力学现象、感觉反馈及中枢控制牵连在一起。虽然各种生物的运动或人体各种器官的运动测定与分析都是重要的基础研究，但在仿生机械学中，目前特别重视人体上肢运动及步行姿态的测定与分析，因为人体上肢运动机能非常复杂，而下肢运动分析对动力学研究十分典型。这对康复工程的研究也有很大的帮助。 （4）生物运动能量学，生物的形态是最优的，同样，节约能量消耗量也是生物的基本原理。从运动能量消耗最优性的特点对生物体的运动形态、结构和功能等进行分析、研究，特别是对有关能量的传递与变换的研究，是很有意义的。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/b82826793.html, 哈工大机器人集团产业运营生态圈及机器人产业发展动向 作者： 来源：《机器人产业》2018年第04期 如今，在我们的生活中随处可见机器人的身影，伴随科学技术的快速发展，机器人正变得越来越智能，并且在工业、教育、医疗、安防等诸多领域发挥了重要作用。为进一步推动机器人产业发展，哈工大机器人集团在总结过去实践经验的基础上，构建了一套完整的产业生态圈，并对机器人产业的未来发展方向提出了独到见解。 哈工大机器人集团的产业生态圈 哈工大机器人集团成立于2014年12月，经过三年多的探索，初步形成了以产业集团为组织形式，以产业投资和产业孵化服务为工具，以聚合产业发展资源为特色，以高端技术和高端人才为核心竞争力，以科技成果转化为主要任务和重要利润来源，以产业链整体运营和整体进步为目标的工程化创业模式。哈工大机器人集团的缩写是HRG。因此，我们也把哈工大机器人集团的这种创新、创业和产业模式称为HRG模式。 当前，我国的经济已经发展到了一个关键的节点，增长模式由投资引领升级到创新创业驱动。通过探索和实践，目前HRG已经基本形成自己的产业生态圈，打通了创新、创业、产业联动发展的业务和逻辑链条，能够很好地把项目从哪里来，项目如何孵化，以及项目到哪里去的问题统筹起来，形成一个整体的解决方案，构建了完整的创新体系、创业体系和产业体系。 创新平台 创新平台的作用是有效地整合创新要素和资源。通过相关的创新要素聚集、交流和共享，提高技术向产品转化的效率，降低成本，缩短周期。我们联合了哈工大机器人技术与系统国家重点实验室、国家机器人创新中心、国家机器人检测与评定中心等机构以及HRG自己的产业研究院，在关键性的核心技术上谋求突破，力争抢占全球下一代机器人的技术高地、产业高地和人才高地。 创业平台 通过创业平台服务项目孵化，为孵化企业导入营销、人才、技术、供应链、品牌、基地建设、基金等支撑资源，同时为企业提供核心人才培育服务，从而保障创业者将更多的精力和资源投入到技术研发、产品生产、质量监管等核心环节，专注于企业竞争力的打造，助力企业价值快速体提升。
IRB1600型机器人的运动学分析及仿真
目录 1.引言................................................................................................................ - 2 - 1.1 ABB公司简介.................................................................................... - 3 - 1.2ABB发展历史 .................................................................................... - 4 - 2. IRB1600 ........................................................................................................ - 5 - 2.1 IRB1600的资料................................................................................. - 6 - 2.2建立基于D-H方法的连杆坐标系 ................................................... - 8 - 2.3建立六自由度点焊机器人的运动学方程....................................... - 10 - 3. 虚拟样机的建立........................................................................................ - 12 - 3.1 导入.................................................................................................. - 12 - 3.2 添加约束副...................................................................................... - 13 - 3.3 基于ADAMS的机器人运动学仿真 ............................................. - 14 - 4. 结语............................................................................................................ - 18 - 5. 参考资料.................................................................................................... - 19 -
智能机器人课程报告 学院：电气工程与自动化 姓名：郭胜 班级：自动化10-06 内容提要：远古时期地球上诞生了无组织的单细胞生物，然后形成了具有一定组织结构的多细胞生物，最后形成了具有复杂系统的高等生物，而我们人类则是其中的佼佼者。人类具有复杂的神经系统，具
有超强处理能力和自我意识的大脑，以及灵活坚韧的身躯，这使得人类在长期自然竞争中生存下来。随着科技的发展的，很多问题的解决需要耗费很多人力，人们迫切需要一种机器来代替自己做事情，这就形成了机器人的雏形。随着科技的发展，以及认知心理学，神经心理学，和计算科学的发展，人们提出了制造具有判断，推理，学习，自我意识的机器人的想法，这就是人工智能。智能机器人就是基于人工智能的具有判断，思维，推理，学习的能力的新一代机器人，他们在一定程度上具有了人类的思维方式。 关键词：人工智能，智能机器人，机器视觉 一关于智能机器人的一些认识 我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人，它给我们的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的“活物”。其实，这个自控“活物”
的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂，他的组织结构和工作方式在一定程度上模仿了生物体的功能与控制机制。下面我们以人体的工作机制为引例，引入机器世界的组成结构。 人具有耳朵，眼睛，鼻子，舌头，等感觉器官，用于接受外界刺激，外界刺激经由这些传感器变成微电信号，经由神经传导网络送入各级处理神经系统进行处理，处理结果以神经冲动的形式传导给相应的组织和器官，从而引起人体对于外界刺激的反应。在这个过程中，我们不难发现，人类的活动机制包括宏观上的硬件和软件组成，其中硬件是各种功能形成的前提，是逻辑，抽象的基础；软件是基于硬件的高级抽象性的活动，是一种虚拟的逻辑形式，他以思维，意识的形式存在。软件硬件的结合，才能形成具有一定行为能力的个体。机器人就在以上理论基础上建立的复杂系统的集合。和人体相似，机器人需要各种传感器对外界和本体内部信息进行收集和转换，然需要各种通信网络将信息准确，高速的传输出去，之后需要具有高处理能力的处理器对传入的信号进行分析和处理，最后需要具有一定自由度的机械系统去完成处理器的指令要求。总的来说，机器人也是有两个大部分总成，一个是实现各种机械运动和逻辑活动的硬件，二是实现各种控制的程序和数据。 机器人可以根据构造他们的硬件和软件进行分类。根据硬件的不同，可以将机器人分为双足，三足，多足，类人型等，根据软件部分大体可以分为非智能机器人和智能机器人。智能机器人是基于人工智能的机器人，他们具有形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如
《机器人技术》大作业 （2015年秋季学期） 题目消防机器人发展与应用 姓名 学号 班级 专业机械设计制造及其自动化 报告提交日期2015.12.04 哈尔滨工业大学
内容及要求 1.以某种机器人(如搬运、焊接、喷漆、装配等工业机器人；服务机 器人；仿生鱼、蛇等仿生机器人；军用及其它机器人等)为例，撰写一篇大作业，题目自拟，以下内容仅作参考： 1) 机器人的机械结构设计(包括各部分名称、功能、传动等)； 2) 机器人的运动学及动力学分析； 3) 机器人的控制及轨迹规划； 4) 驱动及伺服系统设计； 5) 电气控制电路图及部分控制子程序。 2.题目自拟，拒绝雷同和抄袭； 3.参考文献不少于7篇，其中至少有2篇外文文献； 4.报告统一用该模板撰写，字数不少于5000字，上限不限； 5.正文为小四号宋体，1.25倍行距；图表规范，标注为五号宋体； 6.用A4纸单面打印；左侧装订，1枚钉； 7.提交打印稿及03版word电子文档，由班长收齐。 8.此页不得删除。 评语： 成绩（20分）：教师签名： 年月日
消防机器人发展与应用 一、我国消防机器人的市场需求 近年来，我国石油化工等行业有了飞速的发展和进步，生产过程中的易燃易爆和剧毒化学制品急剧增长，由于设备以及管理等方面的原因，导致化学危险品和放射性物质泄漏以及燃烧、爆炸的事故隐患越来越多。一旦事故发生，假如没有有效的方法、装备及设施，救援人员将无法进入事故现场要冒然采取行动，往往只会造成无辜生命的牺牲出惨重代价，结果仍不能达到预期目的，这方面各地消防及救援部门已有许多次血的教训。深圳清水河大爆炸、南京金陵石化火灾、北京东方化工厂罐区火灾等事件发生后，全国各地要求配备消防机器人的呼声愈来愈高。尤其是在明确公安消防部队作为处置各类化学危险品泄漏事故的主力军之后，在我国消防部门配备消防机器人的问题就显得更为迫切了。 二、国外消防机器人发展现状 国际上较早开展消防机器人研究的是美国和苏联，稍后，英国、日本、法国、德国等国家也纷纷开始研究该类技术。目前已有很多种不同功能的消防机器人用于救灾现场。日本投入应用的消防机器人最多。80年代，日本研制了不少于5种型号的自动行驶灭火机器人，分别配备于大阪、东京、高石、太田、蒲田等消防部门，这类机器人以内燃机或电动机作为动力，配置驱动轮或履带式行驶机构，能爬坡、越障碍；装有较大喷射流量的消防枪炮，能作俯仰和左右回转；装有气体检测仪器和电视监视设备；通过电缆或无线控制，控制距离最大为100m。另一类机器人为侦察、抢险机器人，除装有气体检测仪器和电视监视器设备外，还装有机械手，能通过遥控处理危险物品。 美国已研制出能依靠感觉信息控制的救灾智能化机器人，如1994年用于探测阿拉斯加州斯拍活火山的“但丁2号”，抓获杀人犯的RM 1一9型遥控消防机器人等。亚利桑那州消防部门研制的消防机器人，装有破拆工具和消防水枪，能一边破拆，一边喷射灭火。 英国智能化保安公司生产的RO一VEH遥控消防车已装备于中部和西部消防部门，配置为履带式或轮式行驶机构，能爬楼梯，通过电缆供电或自携蓄电池供电。装有消防水炮、摄像机或热像仪。采用有线控制方式。1985年英国中西部消防部门和Firma SAS公司联合研制的机器人消防车，用HunterIII汽车改装而成，装有双臂、水枪、探测器(温度、化学物质、辐射等)、工业电视摄像机、红外线装置。机械手用来启闭阀门、搬移物品或开门等。 国际上对消防机器人的研究可分为三个阶段(三代)，第一代是程序控制消防
仿生鱼机器人设计说明书
目录 第一章绪论 (3) 1.1目的及意义 (4) 1.2研究现状 (4) 1.3本文的主要工作 (4) 第二章概述 (5) 2.1 整体构思 (5) 2.2 仿生依据 (5) 第三章机械结构设计 (7) 3.1机械设计思路及建模 (7) 3.2创新点 (8) 3.3 零件明细 (9) 第四章仿真分析 (10) 第五章电路设计 (12) 第六章控制系统 (13) 第七章总结 (17) 7.1优势及创新点 (17) 7.2主要关键技术 (17) 7.3 应用前景与趋势 (18) 7.4 不足与改进 (18)
仿生鱼机器人设计说明书 第一章绪论 1.1目的及意义 21世纪是海洋的世纪，占全球71%面积的海洋将是下一个世纪，也是未来人类赖以生存的资源海洋，对于人类的发展和社会的进步将起到至关重要的作用。在民用上，海洋蕴藏着丰富的矿物资源、海洋生物资源和能源，是人类社会可持续发展的重要财富。因此，对于海洋的开发和争夺成了很多发达国家的战略重点，而且愈演愈烈。在各种海洋技术中，作为用在一般潜水技术不可能到达的深度或区域进行综合考察和研究并能完成多种作业使命的水下机器人使海洋开发进入了新时代。随之“蓝色经济”越来越成为各沿海地区经济发展的“正能量”，大规模的开发探测和利于海洋资源，已经成为我们21 世纪要面对和必须解决的现实问题。另外，军事方面对其需求也日益增加，为了适应这种需求，研究和开发潜水器和水下机器人成为了极佳的选择。鱼类经过长期的自然选择，具备非凡的游动能力，近年来随着仿生技术的进步，人类纷纷模仿自然界中鱼类的运动方式和运动器官，即各种各样的水下机器人。世界上第一台水下机器人“Poodle”诞生于1953 年。近20 年来，水下机器人有了很大的发展，它们既可军用又可民用。到目前为止，全世界大约共建造了6000 多台各种各样的水下机器。水下机器人有广泛的应用空间，民用和军用均可，不仅可以代替潜水员在深水长时间工作，降低工作风险，提高工作效率，而且还可以检测水污染状况，监测鱼类生长状况，探测海底火山活动状况;在军事方面，可以用于跟踪敌人的船舰和潜艇，捕获地方军事信息，也可以降低敌人对我军的探测几率，甚至可以携带炸药至敌人军舰处，炸毁敌方舰艇的动力系统，摧毁敌方舰队。此外，仿鱼形水下机器人还可以应用于海洋动物园。仿鱼形水下机器人是一种集机械、智能控制与一体的高科技设备，在民用、军事、科学研究等领域体现出了广阔的应用前景和巨大的潜在价值。
机器人视觉论文 论文题目：基于opencv的手势识别院系：信息科学与工程学院 专业：信号与信息处理 姓名：孙竟豪 学号：21160211123
摘要 文中介绍了一种易于实现的快速实时手势识别算法。研究借助计算机视觉库OpenCV和微软Visual Studio 2008 搭建开发平台，通过视频方式实时提取人的手势信息，进而经二值化、膨胀腐蚀、轮廓提取、区域分割等图像处理流程甄别出当前手势中张开的手指，识别手势特征，提取出人手所包含的特定信息，并最终将手势信息作为控制仪器设备的操作指令，控制相关设备仪器。 0、引言 随着现代科技的高速发展及生活方式的转变，人们越发追求生活、工作中的智能化，希望享有简便、高效、人性化的智能操作控制方式。而伴随计算机的微型化，人机交互需求越来越高，人机友好交互也日益成为研发的热点。目前，人们已不仅仅满足按键式的操作控制，其目光已转向利用人体动作、表情变化等更加方便、友好、直观地应用智能化交互控制体系方面。近年来，国内外科学家在手势识别领域有了突破性进展。1993 年B．Thamas等人最先提出借助数据手套或在人手粘贴特殊颜色的辅助标记来进行手势动作的识别，由此开启了人们对手势识别领域的探索。随后，手势识别研究成果和各种方式的识别方法也纷然出现。从基于方向直方图的手势识别到复杂背景手势目标的捕获与识别，再到基于立体视觉的自然手势识别，每次探索都是手势识别领域内的重大突破。 1 手势识别流程及关键技术 本文将介绍一种基于 OpenCV 的实时手势识别算法，该算法是在现有手势识别技术基础上通过解决手心追踪定位问题来实现手势识别的实时性和高效性。 基于 OpenCV 的手势识别流程如图 1 所示。首先通过视频流采集实时手势图像，而后进行包括图像增强、图像锐化在内的图像预处理，目的是提高图像清晰度并明晰轮廓边缘。根据肤色在 YCrCb 色彩空间中的自适应阈值对图像进行二值化处理，提取图像中所有的肤色以及类肤色像素点，而后经过膨胀、腐蚀、图像平滑处理后，祛除小块的类肤色区域干扰，得到若干块面积较大的肤色区域; 此时根据各个肤色区域的轮廓特征进行甄选，获取目标手势区域，而后根据目标区域的特征进行识别，确定当前手势，获取手势信息。
招标投标企业报告哈工大机器人智能制造有限公司
本报告于 2019年9月24日 生成 您所看到的报告内容为截至该时间点该公司的数据快照 目录 1. 基本信息：工商信息 2. 招投标情况：中标/投标数量、中标/投标情况、中标/投标行业分布、参与投标 的甲方排名、合作甲方排名 3. 股东及出资信息 4. 风险信息：经营异常、股权出资、动产抵押、税务信息、行政处罚 5. 企业信息：工程人员、企业资质 * 敬启者：本报告内容是中国比地招标网接收您的委托，查询公开信息所得结果。中国比地招标网不对该查询结果的全面、准确、真实性负责。本报告应仅为您的决策提供参考。
一、基本信息 1. 工商信息 企业名称：哈工大机器人智能制造有限公司统一社会信用代码：91430600MA4PNLMQ22工商注册号：/组织机构代码：MA4PNLMQ2 法定代表人：梁先仁成立日期：2018-06-28 企业类型：其他有限责任公司经营状态：存续 注册资本：5000万人民币 注册地址：湖南城陵矶新港区云港路欣登孵化器办公楼3楼 营业期限：2018-06-28 至 2048-06-27 营业范围：机器人技术咨询，机器人开发，机器人零配件组装，机器人零配件、专用设备的销售，机械技术开发服务，机械技术咨询、交流服务，计算机技术开发、技术服务，自动识别和标识系统开发及应用，电子、通信与自动控制技术研发，节能技术开发服务、咨询、交流服务、转让服务，工业机器人、具有独立功能专用机械、工业自动控制系统装置、物料搬运设备、海洋工程专用设备、冶金专用设备、航空、航天器及设备、船用配套设备的制造，金属切割及焊接设备制造，激光器件制造，光电子产品制造，自营和代理各类商品及技术的进出口（国家限制经营或禁止进出口的商品和技术除外）。（依法须经批准的项目，经相关部门批准后方可开展经营活动） 联系电话：*********** 二、招投标分析 2.1 中标/投标数量 企业中标/投标数： 个 （数据统计时间：2017年至报告生成时间） 7
毕业设计（论文）仿生蜘蛛机器人的设计与研究 姓名：寇艳虎 学号： 专业：机械工程与自动化 系别：机械与电气工程系 指导教师：孔繁征 2021年4月
摘要 本文总结了背景和目标,仿生蜘蛛机器人的简单介绍。通过研究机器人的六足仿生的运动,这种设计已确定脚结构,使用3自由度的分析实现向前运动,把运动的机器人。想象的组件和装配映射仿生蜘蛛机器人以与相关部件的检查,确保机械设计的可行性都包含在总设计。 关键词：仿生；机器人；机构
ABSTRACT The paper has summarized the background and the goal of its topic and has made the simple introduction of the bionic hexapod robot. Through the research of the motion of the six feet of the robot, This design has determined the foot structure，using the analysis of 3 degrees of freedom realizes the forward motion and turning motion of the robot . Picturing of the component and assembly mapping of the bionic hexapod robot as well as the inspection of related parts which ensures the feasibility of the machinery design are both included in the total design. KEYWORDS：bionics ；hexapod robot ；machinery
机器人技术课程作业——PUMA机器人 如上图所示的PUMA机器人，要求实现右图所示的运动，求解： ①建立坐标系； ②给出D-H参数表； ③推导正运动学、逆运动学； ④编程得出工作空间。 解： ①建立坐标系 a、建立原始坐标系
b、坐标系简化 ②给出D-H参数表 a、PUMA机器人的杆件参数 d0.6604m，1 d 0.14909m， 2 d 0.43307m， 4 d 0.05625m 6 a 0.4318m，a3 0.02032m 2 b、D-H参数表 关节i i i L i d i 运动范围 1 90 0 0 0 -160 o~160o o o 2 0 -90 0 d2 0.14909m -225 ~45 3 -90 0 a2 0.4318m 0 -45 o ~225o 4 0 -90 a3 0.02032m d4 0.43307m -110 o ~170o 5 0 90 0 0 -100 o ~100o 6 0 -90 0 d6 0.05625m -266 o ~266o
③推导正运动学、逆运动学 a、正运动学推导 c s0a i i i 1 由式i1 T i s c c c s d s i i1i i1i1i i1 s s c s c d c i i1i i1i1i i1 可得：0001 c s 1100c s 22 00c s0a 332 0 T 1s c 00 11 0010 1 T 2 001 d 2 s c 22 00 2 T 3 s c 00 33 0010 000100010001 c s0a 443 c s 55 00c s 66 00 3 T 4001 d 4 s c 44 00 4 T 5 0010 s c 55 005T 6 0010 s c 66 00 000100010001 由0012345 T T T T T T T，得机械手变换矩阵： 6123456 n o a p x x x x 0 T 6n o a p y y y y n o a p z z z z 0001 n c(c c c c s s c)s c s c c c s s s c s x236541641236516541641 n c(c c c s s s s)s c s s c c s c s c c y236541641236516541641 n s(c c c s s)c c s z23654642365 o c(s c c c c s c)s s s c s c s s c c s x236541641236516541641 o c(s c c s c s s)s s s s s s c c c c c y236541641236516451641 o s(s c c s s)c c s z23654642365 a c s c c s c c s s s x235412351541 a c s c s s c s s s c y235412351541 a c c s s c z2352354
课程设计设计题目：仿生机器龟设计
课程设计任务书 课程设计题目：仿生机器龟设计
仿生机器龟设计 1 设计主要内容及要求 1.1设计目的： （1）了解机器人技术的基本知识以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等相关技术。 （2）初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论，并应用于所设计的机器人中。 （3）通过学习，具体掌握机器人的控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。 1.2基本要求： （1）要求设计一个具有仿生功能的机器人； （2）要求设计机器人的行走机构，控制系统、传感器类型的选择及排列布局。 （3）要求机器人具有趋光功能（龟喜欢晒太阳），避障功能（不能撞到障碍物上），知道饥饿（电池电量检测功能）。 1.3发挥部分： 自由发挥 2 设计过程及论文的基本要求： 2.1 设计过程的基本要求 （1）基本部分必须完成，发挥部分可任选；
（2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份； （3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。 2.2 课程设计论文的基本要求 （1）参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。项目齐全、不许涂改，不少于3000字。图纸为A4，所有插图不允许复印。 （2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。 3 时间进度安排 沈阳工程学院 机器人技术及其应用课程设计成绩评
仿生机器人探秘 经过数十亿年的进化和自然选择，自然界的生物为人类的创新提供了天然的宝库，令人不得不惊叹大自然的鬼斧神工，感受到生命进化演变的魅力。 几千年来，人类从大自然的杰作里获得了取之不竭的灵感：鸽子滑翔在半空，工程师由此发明了木质自动平衡飞行器；看见黄蜂筑巢，四大发明之一的造纸术由此诞生；因模仿生物的结构和形态而获得优良性能的建筑和艺术品更是数不胜数。机器人未问世之前，人们除研究制造自动偶人外，对机械动物非常感兴趣，如传说诸葛亮制造木牛流马，现代计算机先驱巴贝吉设计的鸡与羊玩具，法国著名工程师鲍堪松制造的凫水的铁鸭子等，都非常有名。 如今的仿生学，不仅仅局限于传统机械、化学、建筑学等，而融入了很多现代元素，是一门生命科学、物质科学、数学与力学、信息科学、工程技术以及系统科学等学科的交叉学科。在过去的几十年，随着人类科学技术的高速发展，机器人专家借鉴了更多来自数学、力学、电子和计算机科学的知识。一方面,这种方法无疑整合了技术的基础学科使生产非常成功的产品成为可能,特别是在工业机器人领域。另一方面,它能够用来更好地认识机器和动物的差距，努力去缩小这种差距，使得机器人更加“人类化”。 仿生形态 文章首先介绍了仿生形态。一是对动物本身的生物形态和动作表现的运用，如娱乐产业的动画。二是运用了其与人类的交互功能：老人和孩子接受和喜爱仿生动物陪伴，它们不仅外形像宠物，有的还能够感知和应对人类情感，甚至能够生动地表达自己的情绪。这些人性化的机器人可以使面部表情,具有眼睛的眨动,头的摇晃,身体动作和姿势。它们用手臂和手，依靠在它们的衣服和皮肤上灵敏的触摸传感器，对可变压力做出反应，达成响应。 另一个活跃的研究领域是能够发挥重要作用的变形，科学家们在尝试使机器人可以根据内部或外部环境，动态重新配置他们的形态。生物的灵感来源于生物体,失去了附件还可以再生,像蜥蜴的尾巴,或从在发展阶段过渡,如形态形成两栖类的变化。感觉这个研究会用到一些拓扑学和流形的知识，令我非常感兴趣。
目录 1．绪论 1 1.1课题背景 1 1.2 慧鱼机器人 2 1.3 走进实验室 3 1.4 按键式传感器 3 1.5 设计工作原理 4 1.6慧鱼模型操作规程 5 2. 仿生机器人6 2.1仿生机器人迈克仿真示意图 6 2.2仿生机器人迈克仿真程序图示 6 2.3仿生机器人结构简图7 3. 移动机器人8 3.1 移动机器人基础模型8 3.2 移动机器人仿真图8 3.3移动机器人结构简图9 3.4移动机器人仿真程序框图10 4.工业寻光机器人10 4.1 寻光机器人仿真图11 4.2寻光机器人结构简图11 4.3寻光机器人仿真程序12 5.躲避障碍机器人14 5.1 躲避机器人仿真模型14 5.2连线图和结构简图15 5.3躲避机器人仿真程序16 6.工业寻踪机器人18 6.1寻踪机器人仿真模型19 6.2寻踪机器人仿真图
一、绪论 1.1课题背景 由机器人的发展和快速广泛的被使用，可知科学家对于机器人的功能也相提高，除了超强的逻辑运算、记忆能力及具备类似的自我思考能力，另外在机器人的外表及内部结构，科学家更希望能模仿人类。对于外在资讯的选集，也透过各种感应器，企图达到类似人类各种触觉的功能，选集了外在环境的资讯，一旦外在环境起了改变，机器人一定要能随着变化，做出该有的反应动作，更新自己的资料库，达到类似人类学习的功能。 移动式机器人形态分为车轮式、特殊车轮式、不限轨道式、不行式等，若是在平坦的地面上移动时，车轮式是最具效率的，不懂机构简单，且具实用性，但其缺点是在凹凸不平的岩地上便不能行走。此外，因普通车轮无法在阶梯及有段差的地外行走，因此积极研究一种有车轮、三辆以上连结构的特殊形态，及特殊组合的不限轨道式机器人，最近亦努力开发步行机器人，使其能登上阶梯。 本次研究即为移动机器人设计及其在控制器的实现，是说明当移动机器人在轨行动作中若遇到障碍物时会透过微动开关将讯息传回电路板中进行判断，再配合计数器的动作使机器人能避开障碍物并往下个路径前进，知道要到远的目标。
盘点：中国十大正在崛起的机器人公司 “百舸争流”用在目前的国内机器人行业在适合不过了，目前国内大大小小的机器人公司都快数不清。机器人市场都快呈现饱和状态，但是还有不少上市公司投资机器人，准备进军机器人行业。每一个城市都有代表性的机器人公司，那么这些机器人公司的硬件和软件又怎样呢?一起看看专家的点评吧!1、海尔哈工大机器人技术有限公司哈尔滨海尔哈工大机器人技术有限公司是海尔集团与哈尔滨工业大学合资成立的高新技术企业，是国家863计划机器人产业化基地，是国家机器人和自动化技术应用领域的核心骨干企业之一。公司自成立伊始，即自动化设备、工业机器人应用工程、直角坐标机器人及智能服务机器人几大类高科技产品的设计、研发、制造和销售。经过几年的研发历程，已掌握了多项机器人产品关键技术，拥有8项专利。产品和服务涉及汽车及其零部件、工业电器、电子通讯、食品饮料、医疗、日化、家电、航天、军工等广阔的工业领域。罗百辉：该公司主要研究项目为工业自动化生产线，其次为服务型机器人，海尔和哈工大两强联手，实力可想而知。我个人感觉该公司的工业生产线缺乏国际品牌影响力，服务型机器人在工业设计和实事求是地面向市场方面有欠缺(尽管该公司已经研究服务型机器人很多年了，但尚未见有影响力的机器人面
世)2、北京汉库机器人技术有限公司北京汉库机器人技术有限公司是专业从事高校创新实验室建设的高新技术企业。总部位于中关村科技园区，在广东和浙江分别有生产制造基地。拥有多项专利技术，在机器人教育及科研和电子、机械等创新实验室领域的研究和开发始终保持着领先地位。一些中央领导关心该公司，享受很多国家扶持政策。罗百辉：该公司主要研制小型教育机器人，特别是小仿人形机器人，技术含量有限但市场前景看好(与自动生产线、医疗机器人、空间站机械臂、月球车等相比技术含量确实低)。3、北京拓博尔机器人科技有限公司北京拓博尔机器人科技有限公司 是以机器人开发和机电系统集成为主营业务的国家级高科 技企业。公司成立于2004年10月，位于中关村上地产业开发区留学生创业园，曾经与北航机器人研究所有过密切合作，为海军总医院研制医疗机器人，某核工厂生产线，激光熔敷修复机器人工作站，五指仿人形灵巧手，为中国科技馆研制抓球机器手和下棋机器人等。参与研制大量国家尖端项目。罗百辉：该公司研制的部分项目涉及国防机密不得而知，技术极为尖端。与其他公司不同，该公司往高精尖方向发展，尽管这条路暂时看起来不如低技术机器人那么宽阔，但其“高尚”程度是其他公司无法相比的。4、上海电气中央研究院服务机器人分院致力于研制全系统的服务机器人，由该公司的多种家用机器人为人们提供完备的服务，比如照看小
毕业设计（论文） 仿生蜘蛛机器人的设计与研究 姓名：寇艳虎 学号： 专业：机械工程及自动化 系别：机械与电气工程系 指导教师：孔繁征
2020年6月
摘要 本文总结了背景和目标,仿生蜘蛛机器人的简单介绍。通过研究机器人的六足仿生的运动,这种设计已确定脚结构,使用3自由度的分析实现向前运动,把运动的机器人。想象的组件和装配映射仿生蜘蛛机器人以及相关部件的检查,确保机械设计的可行性都包含在总设计。 关键词：仿生；机器人；机构
ABSTRACT The paper has summarized the background and the goal of its topic and has made the simple introduction of the bionic hexapod robot. Through the research of the motion of the six feet of the robot, This design has determined the foot structure，using the analysis of 3 degrees of freedom realizes the forward motion and turning motion of the robot . Picturing of the component and assembly mapping of the bionic hexapod robot as well as the inspection of related parts which ensures the feasibility of the machinery design are both included in the total design. KEYWORDS：bionics ；hexapod robot ；machinery