第五届“飞思卡尔”杯全国大学生
智能汽车创意赛
技术报告
学校：广东技术师范学院
项目名称：探索机器人
队伍名称：探索者
参赛队员：周惠雄
蚁檠铎
郑永凯
带队教师：岑健
向丹
关于技术报告和研究论文使用授权说明
本人完全了解第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
参赛队员签名：
带队教师签名：
日期：
目录
目录 (3)
序 (4)
第一章创新理念 (5)
第二章系统设计制作的思路以及实现的技术方案 (6)
2.1背景环境 (6)
2.2创意设计 (6)
2.3系统设计结构图 (7)
第三章机械结构设计 (8)
3.1智能车详细技术参数 (8)
第四章电路设计 (10)
4.1无线摄像头监控模块 (10)
4.2红外路况检测模块 (11)
4.3电源模块 (16)
4.4人体检测模块..........................................................................................错误！未定义书签。
4.5语音提示模块 (17)
4.6演示环境布置 (19)
第五章软件设计............................................................................................错误！未定义书签。
5.1系统软件流程图.....................................................................................错误！未定义书签。
5.2小车控制.................................................................................................错误！未定义书签。
5.3路况检测和路线选择.............................................................................错误！未定义书签。第六章总结和项目进程.. (25)
第七章致谢 (26)
附录参考书目 (27)
序
全国大学生智能汽车竞赛创意组比赛是在继前三届智能汽车竞速比赛之后，为了能够进一步提高大学生创新能力、丰富竞赛内容、提高竞赛水平而提出的创意竞赛。第四届已经成功举办了一次创意比赛，从参赛的二十多项作品中评选出一、二等奖十名。本届智能汽车竞赛将继续举办创意组比赛，经过遴选后的参赛作品将与智能汽车竞速比赛全国总决赛一起举行。
机器人作为拓展人的活动能力的工具，最能发挥其作用的场所是人不能接近的或是对人类有危险的环境。而对该环境地表的探测，需要从点到线、从线到面地进行。所以，研究出具有“智能”的地面探索机器人是十分必要的。有许多的研究把脑模型同计算机、控制论和人工智能联系在一起，目的是复制人的智能，但在实际研究过程中遇到了大量的困难。所以，研究人员暂时放弃了对人类智能全盘复制的理解，对设计的检验等。这些都是建立在严格精确的系统数学模型基础之上的，在机器人与环境之间存在不确定因素时，原先的方法就不足以应付这种不确定性的挑战，例如在战场、太空、海底等不可事先预见的环境条件。这样，感知-行为模式机器人理论就在这种需求下提出的。
智能探索机器人，就是在程序的控制下，替人们进入那些环境恶劣、高危险、高强度的区域进行作业，获取决策者必要的信息。能够自己地对环境进行勘探，通过不同的传感器获取机器人周围的环境信息，并将其转换为数字信号，送回主控制芯片进行处理以实现机器人的运动决策判断。探索机器人的主要任务是对地震区域造成的洞穴进行勘探，并寻找生还者。当计算机确定机器人所在区域有人存在，机器人就会自动停下并将位置信息和一些环境参数传回给上位机帮助现场人员做出决策。倘若生还者的位置已经确定，那么搜救人员就可以通过钻孔给被困人员以必要的急救护理，那样就可以增加被困人员获救的几率。
第一章创新理念
(1)探索机器人装有一个红外人体检测模块，在接收到人体大概温度范围的红外线，就会驱动红色警示灯和声音报警，控制芯片检测到这个信号后就会让车自动停下并进行其它预定动作；
(2)该系统为全智能控制操作，不仅节省了人力成本开销、而且体现了科技智能化带给人类的便利；
（3）应用传感器感知的信息实现可靠的定位，搜救人员可以就此确定生还者的位置，并实施有效地急救护理；
(4)机器人除了有人体检测模块外还安装了一个红外摄像头，可以进一步判断是否找到生还者，并且使现场工作人员能够直接观测机器人周围的环境；
(5)智能语音播报系统，提示机器人已经得到可疑信息；
(6)机器人终端与PC终端通过无线网络互连，机器人终端将信号发送到接收机，接收机接收到信息后通过单路USB视频采集卡往PC机终端传送图像信息；
(7)采用激光对管组成的光电传感器作为机器人的主要运动决策信息来源；
(8)多种传感器的综合运用，让机器人更加“聪明”，从而获取更多的勘探信息，并能引领“飞思卡尔智能赛车”向更高水平的发展，激起参赛选手更多的创新灵感。
第二章系统设计制作的思路以及实现的技术方案
2.1背景环境
创意早已成为了大学生乃至全人类的重要课题，没有了创意，我们就缺乏了前进的动力与拼搏的精神，犹如失去了方向的雄鹰令人悲哀！我们向往创意不断创新，感谢主委会继前三届智能汽车竞速比赛后，又筹办了“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车创意赛，让我们可以把握机遇，展现创意，不断创新，提高技能，开阔视野。
为响应智能汽车创意赛，我们组队成员别出心裁，构思了“探索机器人”这一精彩项目，既体现了我们对于创新发明的强烈向往，同时把我们的新型构思，全盘创意以充满挑战与激扬顿挫的形式展现出来，并接受各智能汽车爱好者的点评与指导。
本次创意赛的主题是“抗震救灾，绿色家园”，围绕本次比赛的主题，通过对主题所暗示的背景以及自身条件进行分析后，我们决定采用探索机器人这个方案。在地震发生区域，我们对于很多地方都无法确定其安全系数，为了避免产生二次伤害，往往需要多方面的考量，进而不能快速的作出正确决策以及作出及时的动作，而探索机器人可以为我们深入险境并获取必需的信息以供决策者作为参考。
2.2创意设计
智能探索机器人，就是在程序的控制下，替人们进入那些环境恶劣、高危险、高强度的区域进行作业，获取决策者必要的信息。能够自己地对环境进行勘探，通过不同的传感器获取机器人周围的环境信息，并将其转换为数字信号，送回主控制芯片进行处理以实现机器人的运动决策判断。探索机器人的主要设计思想是对地震区域造成的洞穴进行勘探，并寻找生还者。当计算机确定机器人所在区域有人存在，机器人就会自动停下并将位置信息和一些环境参数传回给上位机帮助现场人员做出决策。倘若生还者的位置已经确定，那么搜救人员就可以通过钻孔给被困人员以必要的急救护理，那样就可以增加被困人员获救的几率。
机器人并没有特别的运动机构不能随意越过障碍，但具有自动避障功能，同时能够越过一些比较简单的障碍。
由于所要勘探的环境一般比较开阔，变化比较大，智能探索机器人最大的技术难点是如何在种种未知的环境中能够保证正常作业，在不发生故障的情况下对探索区域完成全面的勘探。
由于我们只是一个模拟，无法全面根据机器人所能遇到的所有地面环境进行考虑和设计。我们忽略一些比较复杂的因素，仅仅对这个构思进行初步的设计和较简单环境中实现基本的功能。演示环境由简单的白色塑料板围成的迷宫，并在迷宫上方加上顶盖模拟洞穴环境，赛道上加上了少许障碍和坑洼。
在准备比赛的过程中，我们小组成员涉猎控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科，这创意是我们团队所有成员的成果，包含我们的努力与汗水，相信能很好地展示我们创意的想法。
2.3系统设计结构图
按照预先的设计，我们设计了整个系统的结构图。系统力求简单高效，在达到设计目标的情况下，使硬件结构最简单，减少因硬件而出现问题。
图1.1探索机器人
第三章机械结构设计3.1车体机械结构
图 3.1.1探索机器人俯视图
图3.1.2音频报警模块
图3.1.3探索机器人右视图
图3.1.4探索机器人侧视图
图3.1.5探索者正视图（改进后）
图3.1.5探索者侧视图（改进后）
图3.1.5探索者俯视图（改进后）
第四章电路设计
4.1无线摄像头监控模块
为了使操作人更好地掌握探索区域的情况，我们决定在探索机器人身上添加摄像头对现场环境进行拍摄并能够在上位机上进行观察操作，甚至试图对返回的视频数据流进行加工处理。考虑到采用有线方式传输摄像头数据会限制到机器人的活动，我们决定采用无线传输技术完成数据传输的工作。当然如果是面对实际的现场环境，如洞穴，像我们所采用的无线电波以及接收机远远无法满足要求。但是我相信我们这个构思是有一定的实际意义。无线摄像头能够实时将现场环境拍摄回来并能够以无线的方式传回上位机进行实时监控，由于摄像头有夜视功能能够对没有光线或者光线比较弱的环境仍然能够进行正常地拍摄。
摄像头能够将拍摄到的图像信息以特定频率的无线电波通过天线发射到周围的空间，通过调节接收机的接受频率就可以截取摄像头发出的信息。必须说明的是它很容易受到周围的电波干扰，由于信号能量较低，接受距离也受到一定的限制，但对于我们的演示已经绰绰有余了。
由于采用的是彩色摄像头，返回的数据量比较大，主控芯片无法对它进行直接处理，可是倘若将返回的数据进行二值化处理等特殊处理，返回的数据量可缩小到与竞速摄像头组处理的数据量相当的程度，这样主控芯片就可以通过对这些数据的处理作出一些判断，不过这些只能在后续的工作中完成。
图4.1.1无线监控的原理
参数说明：
项目参数
传输频率ISM1,200MHz4CH
调制方式FM
传输距离100m
工作温度0℃~+50℃/+32℉~+122℉
存储温度-20℃~+60℃/-4℉~+140℉
工作湿度85%RH
摄像机信号制式PAL NTSC
有效像素628(H)x582(V)510(H)x492(V)
成像器件1/3"OmnVision CMOS
水平清晰度380TV Line
视角/镜头45°(f=6mm)
最低照度0Lux
扫描频率(水平)15.625KHz15.734KHz
扫描频率(垂直)50Hz60Hz
适配电源DC12V/500mA
产品尺寸￠57x68mm
产品重量180g
接收机接收灵敏度≤-85dBm
视频输出1Vp-p@75Ω,S/N>38dB
音频输出1Vp-p@600Ω
适配电源DC12V/500mA
产品尺寸96x79x30mm
产品重量114g
天线50ohm SMA
频率480MHz
频率稳定性±100MHz
单路USB视频信号采集卡，能够摄像机、视频头音视频数据，采用标准的USB2.0接口。
4.2红外路况检测模块
一、传感器电路的选择
对于红外路况检测这一模块，一直是我们着手的重点，因为考虑到路况的多样性还有一些外界因素的干扰，我们在选用传感器上考虑了三种方案。一、红外对管实行电压与距离的线性关系，这样的话可以提高车子行驶过程中的近距离调控能力，保证信号处理的精度，但是抗干扰能力较弱；二、采用激光管发射红外线，使用180khz的PWM信号来驱动红外发射管发出特定频率的红外线，这样就可以减少环境的干扰；三、同样采用另一种激光管发射红外线，该激光管外带有缜密的电路，接收到的信号精准，但是价格比较昂贵。综合考虑之后，我们决定对前两种方案进行实际中的比较，进行最后的选择。
方案一：
红外对管电路简单，线性处理能够进行很好的控制，只要对其进行5v的供电就能够实现较好的效果，将接收管两端的电压进行处理，就能够在单片机程序中设定范围，当电压处于范围之内的时候，单片机将接收到高低电平信号。
方案二：
采用带有180khzPWM信号的激光管发射红外线，其电路图如下图4.2.1所示：左端为PWM信号输入口，该电路的优点是电路比较简单，能够在光管的照射下正常的使用。尽管利用激光管设计成的红外检测传感模块抗外界红外线的影响能力很强，但是相反它对被检测平面要求比较高，即使在比较规范的迷宫里，应用效果也并不突出，再加上激光管的价格比较高，所以最终我们还是统一用一种红外感应传感器作赛道判断。
图4.2.1红外模拟传感器原理图
由于在传感器模块方面，由于我们的车子是在密封的环境中行驶的，所以我们选用了方案一，较为简单的红外对管来对小车的路径进行控制。其电路图如图4.2.2所示，当红外发射管产生40khz的红外线碰到了墙壁反射的时候，接收管将接收到红外线，并与地端之间的电压将产生变化，我们进行多组数据的测量，并设定了电压变化的范围，在程序中实现控制。当然如此简单的红外对管对于外界的干扰，比如太阳光的干扰的较大的，所以其比较适合在环境比较阴暗的地方，后期我们也将对其进行改造。红外接受管端电压随距离的参数变化如图4.2.3所示：从图中我们可以看出红外接收管两端的电压随距离的变化基本上成线性，这就有利于我们更好地设定参数，用于后期的工作中。
图4.2.2红外模拟传感器原理图
图4.2.3红外接收管电压参数
此外，我们还运用了一种数字红外传感器产品。
二、传感器的布置
对于今年新出的车模，我们小组成员通过对车模的多番操作及探讨之后，我们确定了当前组装模式，那么结合当前的车型，我们在选定了传感器电路的同时，也在进行着传感器排布的摸索。红外对管和红外探头的上下摆放及他们之间的距离，但是我们煞费苦心的地方，从方案确定下来之后，基本上我们沿用的思想就是让车子能够尽量地在不同的环境中进行更加流畅地行走，为了能够应对远近距离的车轮转向及速度地处理，由于（1）中的检测效果不佳，我们最终确定了如图4.2.4（2）的传感器排布，前端红外对管用于近距离地调速，前面红外探头用于勘探前方是否有障碍物，左右两边的红外探头则用于车子的左右转向。
（2）
（1）
图4.2.4传感器的排布
4.3电源模块
探索机器人系统根据各部件正常工作的需要，对配发的标准车模用7.2V 2000mAh Ni-cd 蓄电池进行电压调节。其中，单片机系统、各种传感器以及音频报警模块，需要5V 电压。VEX 马达工作电压范围6V 到9.6V。摄像头的工作电压为12V，我们采用5V－12V DC－DC 集成模块来供电。由于VEX 马达功率比较高，加之整个机器人的重量比较大，为了保证供电我们采用了双电源供电，其中用一个独立的电池为马达供电。智能车的电源管理模块如图4-5
所示。
图3.3.1智能车电源管理模块
在电源管理芯片的选择中，常用的是LM7805，LM7806。但由于电池的工作电压为7.2V.红外探头
红外对管红外探头红外对管
而LM7805，LM7806正常工作时，其输入输出引脚之间的电压差通常为2~3V，驱动电机工作时引起瞬间电压下降，造成芯片输出电压下降，影响其他模块的工作。经过实验我们确实也发现了此种情况，因此我们采用的是低压降的芯片LM2940，如图4-7所示。为了避免各个模块的供电相互干扰，设计中，采用了两片LM2940，每一芯片单独为一个模块供电。在电路设计中，考虑到由于电机驱动所引起的电源不稳定（主要为瞬态脉冲），在电源输入端，各芯片电源引脚都加入了滤波电路和稳压电容。
图3.3.2部分电路原理图
4.4人体检测模块
电红外传感器只对中心波长为9～10μm的红外线辐射敏感，能够检测到人体辐射的红外信息，可以用作人体入侵车内的监测器件。热释电红外传感器通过检测人或动物发射的红外线而输出电信号，作用角度为110°。可使用BISS001型红外成品组件，作用距离通过菲聂尔透镜调节，图1中BISS0001（具体参数见附录）是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外报警器，由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。
通过对红外热释人体红外检测传感模块的原理以及初期实验结果进行分析，我们发现这种传感器只能初步确定机器人周围存在某一波段的红外线，而不能断定是不是有人存在。因为并不是单单人体会发出在传感器感应范围的红外线，我们通过实验证实了这点，发现一旦狗靠近传感器的感应范围，红外检测模块也会做出反应。如果想进一步确定是否有人的存在并需运用更加精密的传感器，如热成像技术，但这对于我们并不现实。虽然如此，我们还是可以通过摄像头传回上位机的图像信息进一步确定是否有人存在。
图4.4.1BISS0001外引线连接图
图4.4.2热释电红外开关电路原理图
图4.4.3人体检测模块电路原理图
4.5语音提示模块
在探索机器人身上我们还安装了一个语音提示模块，作为一些必要的语音播报，这个模块与单片机连接，一旦人体检测模块使能，语音模块就会被启动，通过扬声器把提示信息播报出去。
由于只是需要示意报警，所以我们目前只采用了一种比较廉价的音乐芯片来产生报警信号，报警声音是消防报警声。
ISD2500系列的语音芯片功能,以齐全配置的可靠性,用以记录上多次，并能记多次能期存复保信不丢且无须源失电记录的年信息。以回于地和用号真放由可高储采保存压先进工它的要不艺工作电求。很低同时功耗的体系语芯具很强，用灵活的电话音有的使用性。ISD2500的外围电路原理图：
图4.5.1ISD2500的外围电路原理图
4.6演示环境布置
图4.6.1演示环境示意图
赛道的设计源于实际的设想，从平面图上看，赛道的形状类似于普通房子的地基，就像是一座倒塌后的建筑剩下的底层，虽然没有实际中情况那么的复杂，但是针对于几个方面的设想，我们在跑道的设计中也考虑了很多现实的因素，特别是结合探索机器人是一辆能够在恶劣环境下进行勘探的智能汽车，我们就需要它能够做更多的不同情况的路径识别以及环境勘探的工作，现在就我们的跑道的设计的具体思路分析如下：
华北电力大学 实验报告 | | 实验名称:机器人控制技术基础 课程名称：机器人控制技术基础 实验人：张钰信安1601 201609040126 李童能化1601 201605040111 韩翔宇能化1601 201605040104 成绩： 指导教师：林永君、房静 实验日期： 2016年3月4日-3月26日 华北电力大学工程训练中心
第一部分：单片机开发板 实验一：流水灯实验 实验目的：通过此实验，初步掌握单片机的 IO 口的基本操作。 实验内容：控制接在 P0.0上的 8个LED L0—L8 依次点亮，如此循环。 硬件说明： 根据流水灯的硬件连接，我们发现只有单片机的IO口输出为低电平时LED灯才会被点亮，我们先给P0口设定好初值，只让其点亮一盏灯，然后用左右移函数即可依次点亮其他的灯。 源程序如下： #include
led_1=1; led_2=0; display_ms(10); led_2=1; led_3=0; display_ms(10); led_3=1; led_4=0; display_ms(10); led_4=1; led_5=0; display_ms(10); led_5=1; led_6=0; display_ms(10); led_6=1; led_7=0; display_ms(10); led_7=1; led_8=0; display_ms(10); led_8=1; } } 第二部分：机器人小车 内容简介：机器人小车完成如图规定的赛道，从规定的起点开始,记录完成赛道一圈的时间。必须在30秒之内完成，超时无效。其中当小车整体都在赛道外时停止比赛，视为犯规，小车不规定运动方向,顺时针和逆时针都可以采用，但都从规定的起点开始记录时间。 作品优点及应用前景： 单片机可靠性高，编程简单单片机执行一条指令的时间是μs级，执行一个扫描周期的时间为几ms乃至几十ms。相对于电器的动作时间而言，扫描周期是
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）
《机器人技术》课程项目智能涂胶避障装配多功能机器人 姓名：尤振民、李明 胡强强、布贺宁 指导教师：姚建涛、李艳文、刘宝华 2014年10月
智能涂胶避障装配多功能机器人 摘要 机器人技术是一个集环境感知、轨迹规划、机械手应用等功能于一体的机电一体化系统。它是集中了计算机、机构学、传感技术、电子技术、人工智能及自动控制等多科而形成的高新技术。本次课程设计的装配机器人智能小车就是这种高新技术综合体的一种尝试。装配机器人智能小车主要由机械系统，环境识别系统，运动控制系统及机械臂控制系统组成。小车以单片机为核心，附以外围电路，采用光电检测器进行检测故障和循迹，并用软件控制小车及机械臂的运动，从而实现小车的自动行驶、转弯、寻迹检测、避障、停止及装配等功能的智能控制系统。 机器人技术基础系统地介绍了机器人的基础理论和关键技术。主要内容包括：机器人的机构、位姿描述和齐次变换、操作臂运动学、操作臂的雅可比、操作臂动力学、轨迹规划、操作臂的控制、机器人语言和离线编程等。本书反映了机器人在规划、控制和编程方面近期所取得的成果。此外，书中还附有习题和编程练习。 主要的项目分工情况如下：尤振民：机械手三维图形的制作及动画仿真 李明：资料收集，机械手臂编程及调试 胡强强：机械手臂的尺寸设计，轨迹规划 布贺宁：机械手臂方案论证，项目报告，PPT a)比赛场地
目录 1前言 ....................................... 2设计方案的确定.............................. 3参数确定 ................................... 3.1机械手臂的设计...................................................... 3.2 位移分析................................. 3.3 机械手爪设计......................................................... 4工作空间分析................................ 4.1 运动学正解............................................................. 4.2 运动学反解............................................................. 5速度分析 ................................... 6轨迹规划 ................................... 7项目总结 ................................... 8心得体会 ................................... 9参考文献 ...................................
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。
六轴工业机器人模块 实验报告 姓名：张兆伟 班级：13 班 学号：2015042130 日期：2016年8月25日
六轴工业机器人模块实验报告 一、实验背景 六自由度工业机器人具有高度的灵活性和通用性，用途十分广泛。本实验是在开放的六自由度机器人系统上，采用嵌入式多轴运动控制器作为控制系统平台，实现机器人的运动控制。通过示教程序完成机器人的系统标定。学习采用C++编程设计语言编写机器人的基本控制程序，学习实现六自由度机器人的运动控制的基本方法。了解六自由度机器人在机械制造自动化系统中的应用。 在当今高度竞争的全球市场，工业实体必须快速增长才能满足其市场需求。这意味着，制造企业所承受的压力日益增大，既要应付低成本国家的对手，还要面临发达国家的劲敌，二后者为增强竞争力，往往不惜重金改良制造技术，扩大生产能力。 机器人是开源节流的得利助手，能有效降低单位制造成本。只要给定输入成值，机器人就可确保生产工艺和产品质量的恒定一致，显著提高产量。自动化将人类从枯燥繁重的重复性劳动中解放出来，让人类的聪明才智和应变能力得以释放，从而生产更大的经济回报。 二、实验过程 1、程序点0——开始位置 把机器人移动到完全离开周边物体的位置，输入程序点 0。按下手持操作示教器上的【命令一览】键，这时在右侧弹出指令列表菜单如图： 按手持操作示教器【下移】键，使{移动 1}变蓝后，按【右移】键，打开{移动 1}子列表，MOVJ 变蓝后，按下【选择】键，指令出现在命令编辑区。修改指令参数为需要的参数，设置速度，使用默认位置点 ID 为 1。（P1 必须提前示教好）。按下手持操作示教器上的【插入】键，这时插入绿色灯亮起。然后再按
机器人项目研究报 告
机器人项目研究报告 ●当前全球机器人市场主要以工业机器人为主,占市场份额的80%。未来服务机器人的行业规模或将超过工业机器人,成为新蓝海。 ●预计 ~ 全球服务机器人市场规模累计将达亿元,复合增速将达到22%,中国市场增速远高于全球增速。以清洁机器人为例,”双十一”期间,国内扫地机器人公司科沃斯实现全网销售3.15亿元,其中在天猫商城销售达2.76亿元。这让我们看到了服务机器人在终端消费需求的爆发力。 ●中国的机器人密度仅为30,远低于世界平均水平的62,而世界最高的韩国达到437。工信部工业装备司副司长王卫明曾透露,国家的相关产业规划到2020年中国工业机器人的产业体系要具备3至5家具有国际竞争力的企业,8至10个产业配套集群,机器人密度达到100以上。从30到100对应的是3倍以上市场规模的增长。 ●机器人将迎来政策密集落地期,制造强国战略对机器人产业是长期利好。 机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台机器人以来,机器人技术及其产品发展
很快,已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。 广泛采用机器人,不但可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改进劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样,工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。 机器人能干的工作也已经从搬运、码垛、焊接等生产活动,到读报、陪护、弱交流等生活活动,再到排雷、战斗等军事活动,渗透到了人类的方方面面。随着需求范围的扩大,机器人结构和形态的发展呈现多样化。高端机器人具有明显的仿生和智能特征,其性能不断提高,功能不断扩展和完善,各种机器人系统逐步向具有更高智能方向演进。 当前机器人主要分为:工业机器人和服务机器人两大类。工业机器人细分为焊接机器人、搬运机器人、装配机器人、处理机器人、喷涂机器人五大类,服务机器人细分为个人、家用机器人、专业服务机器人。
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。?
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。
《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
机器人技术课程实验报告 题目：机器人灭火 专业：自动化 班级： 101 姓名及学号： 2013年10 月 成都信息工程学院控制工程学院 一、设计目的： 1、通过本课程的学习和训练，了解有关机器人技术方面的基本知识，掌握机器人学所涉及的技术的基本原理和方法，得到机器人技术开发的实践技能训练。
2、巩固相关理论知识，了解机器人技术的基本概念以及有关电工电子学、单片机、传感器等技术。 3、通过使用机器人模型，编程处理机器人运动过程，分析机器人的控制原理，通过对其具体结构的了解。 4、培养自学能力和独立解决问题的能力，熟悉MT-UROBOT图形界面的编程与调试方法，熟练掌握平台的输入输出口进行控制。 二、设计任务： 使机器人能在迷宫内自主行走，能自己编写程序，让机器人完成相应的任务。 三、设计要求： 1、认真阅读教材中第1章和第2章的内容，学会工程项目的建立，应用程序的仿真与调试。 2、利用I/O口和传感器对机器人进行控制。（实验步骤和参考程序可参照使用说明中的第3章及第四章4.3节） 四、系统设计： 1、介绍所使用的硬件情况及工作原理： MT-UROBOT是一种供教学和研究的新型移动智能机器人。开关按钮控制MT-URO MT-UROBOT结构（如下：） OT 电源开关的按钮，按此按钮可以打开或关闭机器人电源。“电源”指示灯按下 MT-UROBOT 的开关后，这个灯会发绿光，这时可以与机器人进行交流了！“充电”指示灯当你给机器人充电时，“充电”指示灯发红光。“充电口”将充电器的相应端插入此口，再将另一端插到电源上即可对机器人充电。“下载口”“充电口”旁边的“下载口”用于下载程序到机器人主板上，使用时只需将串口连接线的相应端插入下载口，另一端与计算机连接好，这样机器人与计算机就连接起来了。“复位/MTOS”按钮这是个复合按钮，用于下载操作系统和复位。当串口通信线接插在下载口上时，按击此按钮，机器人系统默认为此操作为下载操作系统；如果你想使用其复位功能则需要将通信线拔下，按击此按钮，机器人系统认为此操作为系统复位。“RUN”键打开电源后，按击“RUN”键，机器人就可以运行内部已存储的程序，按照你的“指令”行动。“通信”指示灯“通信”指示灯位于机器人主板的前方，在给 MT-UROBOT 下载程序时，这个黄灯会闪烁，
一、选择练习题 1.晶闸管导通的条件是（ ）。 A.阳极加正向电压，门极有正向脉冲 B.阳极加正向电压，门极有负向脉冲 C.阳极加反向电压，门极有正向脉冲 D.阳极加反向电压，门极有负向脉冲 2.由门极控制导通的晶闸管导通后，门极信号( )。 A.失去作用 B.需维持原值 C.需降低 D.需提高 3.晶闸管门极触发信号刚从断态转入通态即移去触发信号，能维持通态所需要的最小阳极电流，称为（ ）。 A.维持电流 B.擎住电流 C.浪涌电流 D.额定电流 4.电力电子器件功率损耗的主要原因是（ ）。 A 、通态损耗 B 、断态损耗 C 、开通损耗 D 、关断损耗 5.当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在 ( ) 。 A 、导通状态 B 、关断状态 C 、饱和状态 D 、开关状态 6.晶闸管串联时，为达到静态均压，可在晶闸管两端并联相同的（ ）。 A ．电阻 B ．电容 C ．电感 D ．阻容元件 7.下面哪个是绝缘栅双极晶体管的简称（ ）。 A ．GTO B.GTR C.IGBT D.MOSFET 8.单相半控桥式整流大电感负载电路中，为了避免出现一个晶闸管一直导通，另两个整流二极管交替换相导通的失控现象发生，采取的措施是在负载两端并联一个（ ） A.电容 B.电感 C.电阻 D.二极管 9.在大电感负载三相全控桥中，当α>60°时，在过了自然换相点之后和下一个晶闸管被触发之前，整流输出u d 为负值，交流电源接受回馈的能量，电感( ) A.释放储能 B.既不释放能量也不储能 C.吸收能量 D.以储能为主 10.晶闸管变流器主电路要求触发电路的触发脉冲前沿( ) A.应缓慢上升 B.不要太大 C.尽可能陡 D.有较大负电流 11. 出现换相重叠角γ的原因是（ ） A 晶闸管换相 B 有源逆变 C 变压器漏感 D 谐波 12.带平衡电抗器的双反星形可控整流电路使用在（ ）场合中。 A. 高电压大电流 B. 高电压小电流 C. 低电压大电流 D. 低电压小电流 13.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位互差（ ） A.150° B.60° C.120° D.90° 14.可在第二象限工作交流电路是（ ）。 A.单相全控桥 B.单相半控桥 C.单相反并联(双重)全控桥 D.三相半波可控变流电路 15.升压（Boost Chopper ）斩波电路中，电源电压U d 与负载电压U 之间的关系为( ) A.d off on U T T U = B.d off U T T U =
工业机器人编程技术课程标准 一、课程基本信息 先修课程：电工技术基础、电气控制与PLC、电子技术基础 后续课程：工业机器人安装与调试实训 课程类型：专业必修 二、课程性质 “工业机器人编程技术”是机电专业的一门专业核心课，是在相关专业学习课程学完后的一门综合性课程。机器人技术是一门跨多个学科的综合性技术，涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多种学科的内容。本课程的先导课程为：“电工电子技术”、“电气控制与PLC”、“机电设备故障诊断与维修”“工业机器人安装与调试”，经过这四门课程的学习，学生已具备机械部件故障诊断与维修方法、机电设备电器控制、电子产品焊装调试、软件编程和机械图和电器原理图的识读能力。已基本具备学习本课程的知识、技能基础。《工业机器人编程技术》后续课程为《自动化工业生产的安装与调试实训》，进一步学习生产自动化的能力与技能。本课程在专业教学与实践工作之间起了承前启后的桥梁作用，是工业机器人技术专业人才培养过程重要的环节。 三、课程的基本理念 以学生为主体，以工学结合为宗旨，以岗位职业能力的培养为重点，目的是强化学生的工程实践能力与创新能力。“工业机器人编程技术”课程在设计教学思路和理念时，采用基于项目教学的课程教学模式。根据专业人才培养目标及岗位群对学生岗位能力提
出的要求，明确课程目标，分析岗位工作过程，确定岗位典型工作任务，并根据典型工作任务整合教学内容，设计相应的实训项目，注重培养学生的专业能力、方法能力、创新能力和社会能力。 四、课程设计 该该课程是依据“机电一体化专业工作任务与职业能力分析表”中的职业岗位工作项目设置的。其总体设计思路是为以工作任务为中心组织课程内容，让学生在完成具体项目的过程中构建相关理论知识，发展职业能力。课程内容突出对学生职业能力的训练，并融合了相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。 通过对课程内容高度归纳，概括了工业机器人系统构成、机器手动操作、机器人编程控制、机器人参数设定及程序管理等，容的组织是由易到难，由浅入深，由基本理论知识到提高知识与技能训练。学生通过学习，基本掌握本课程的核心知识与技能，初步具备工业机器人现场编程能力以及有关的创新创业技能。 五、课程的目标 （一）总目标 本课程以面向就业岗位为导向，结合工业机器人技术能力目标，对本课程进行了知识体系重构。整个学习过程突出了职业性、实践性和实用性的特点。教学知识点由工业机器人的开关机操作到认识示教器，再到手动操作方法、自动运行方法，学习内容逐渐深化。通过本门学习领域课程工作任务的完成，使学生达到理论联系实际、活学活用的基本目标，提高其实际应用技能，并使学生养成善于观察、独立思考的习惯，同时通过教学过程中的案例分析强化学生的职业道德意识和职业素质养成意识以及创新思维的能力。 （二）具体目标： 1、知识：
北京理工大学珠海学院实验报告 实验课程：工业机器人实验名称：实验一：工业机器人认识 教师：时间：班级：姓名：学号： 一、实验目的与任务 了解6自由度工业机器人的机械结构，工作原理，性能指标、控制系统，并初步掌握操作。了解6自由度工业机器人在柔性制造系统中的作用。 二、实验设备 FMS系统（含6-DOF工业机器人） 三、实验内容与步骤 1、描述工业机器人的机械结构、工作原理及性能指标。 2、描述控制系统的组成及各部分的作用。
3、描述机器人的软件平台及记录自己在进行实际操作时的步骤及遇到的问题以及自己的想法。教师批阅:
北京理工大学珠海学院实验报告 实验课程：工业机器人实验名称：实验二：机器人坐标系的建立 教师：时间：班级：姓名：学号： 一、实验目的与任务 了解机器人建立坐标系的意义；了解机器人坐标系的类型；掌握用D-H方法建立机器人坐标系的方法与步骤。 二、实验设备 FMS系统（含6-DOF工业机器人） 三、实验内容与步骤 1、描述机器人建立坐标系的意义以及机器人坐标系的类型。 2、深入研究机器人机械结构，建立6自由度关节型机器人杆件坐标系，绘制机器人杆件坐标系图。
教师批阅:
实验课程：工业机器人实验名称：实验三：机器人示教编程与再现控制 教师：时间：班级：姓名：学号： 一、实验目的与任务 了解机器人示教编程的工作原理，掌握6自由度工业机器人的示教编程与再现控制。 二、实验设备 FMS系统（含6-DOF工业机器人） 三、实验内容与步骤 1、描述机器人示教编程的原理。 2、详细叙述示教编程与再现的操作步骤，记录每一个程序点，并谈谈实验心得体会。教师批阅:
双足竞步机器人 技术总结报告
编制单位：侏罗纪工作室作者：侯兆栋 版本：V0.1 发布日期：2010-8-20 审核人： 批准人：
?引言 2010年中国机器人大赛已经结束，回顾整个比赛及赛前调试过程，我们遇到了很多问题，下面就将我们遇到的问题做一分析和总结，并提出改进方案，对我们以后的工作有所帮助。 ?遇到的问题及原因分析 ?机器人稳定性不好 机器人在走路的过程中不稳，比较晃。造成此问题的原因有两个： 1.机器人高度过高。 由于我们用成型的U型套件，套件高度是固定的，我们必须将腿做成一定的高度才能保证腰翻下去不压脚；下面两个套件决定了腰的高度，所以总体下来我们的机器人高度比较高，导致机器人重心比较高，平衡性不好，造成不稳定。 2.步态设计不合理。 在动作上需要6个舵机同时配合，要做到很协调，还是很有难度的，某个舵机的角度，速度都会对整个机器人的行走造成影响，这也是造成机器人走路不稳定的原因。 ?舵机控制问题 舵机控制原理
控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。 电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源．电压通常介于4～6V，一般取5V。注意，给舵机供电电源应能提供足够的功率。 控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号，方波脉冲信号的周期为20 ms(即频率为50 Hz)。当方波的脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度发生改变，角度变化与脉冲宽度的变化成正比。
机电综合实验报告 两轮机器人 姓名：付文晖 班级：车辆工程二班 学号： 20110402216 同组成员：张彬 20110402203 平梦浩 20110402103 2014年12月
目录 一、实验目的.................................................. - 2 - 二、实验设备.................................................. - 2 - 三、实验内容.................................................. - 2 - 四、实验原理.................................................. - 2 - 4.1、实验平台——C51+AVR 控制板........................... - 2 - 4.2、开发平台——Keil μVision2........................... - 4 - 4.3、开发辅助工具——USBASP程序下载器软件................ - 5 - 4.4、机器人定速巡航与日字行走............................. - 6 - 4.5、机器人触须导航....................................... - 7 - 4.6、机器人红外导航....................................... - 8 - 五、实验过程及结果........................................... - 10 - 5.1、定速巡航与日字行走.................................. - 10 - 5.1.1、直线向前行走.................................. - 10 - 5.1.2、向左转1/4圈.................................. - 10 - 5.1.3、向右转1/4圈.................................. - 10 - 5.1.4、向后退........................................ - 11 - 5.1.5、日字行走...................................... - 11 - 5.2、触须导航............................................ - 12 - 5.2.1、实验准备...................................... - 12 - 5.2.2、安装胡须...................................... - 13 - 5.2.3、测试胡须...................................... - 14 - 5.2.4、触须导航程序.................................. - 14 - 5.3、红外导航............................................ - 16 - 5.3.1、搭建IR发射和探测器对......................... - 16 - 5.3.2、为何要使用三极管9013 ......................... - 17 - 5.3.3、测试红外发射探测器............................ - 17 - 5.2.4、红外导航程序.................................. - 18 - 六、实验心得................................................. - 22 -
2015中国工程机器人大赛暨国际公开赛（RoboWork） 机器人搬运工程（此处填写所参加赛事项目名称） 技术报告 参赛学校： 队伍名称： 参赛队员： 带队教师：（附联系方式） 二〇一五年七月
第一章前言 机器人竞赛是一项体育与高科技结合的对抗项目，涉及机械电子、智能控制、计算机技术、人工智能等多种学科和研究领域，是培养信息、自动化科技人才，展示高科技成果，促进实用化和产业化的新途径。各类机器人大赛的举办，对于普及机器人科学技术，促进人工智能与机器人技术的研究和应用都将产生重要推动作用。 江苏省大学生机器人大赛每两年举行一次。继 2004 年举办以来，经过近四年的努力和各方面的大力支持，江苏省的大学生机器人水平已走在全国前列，在中国机器人大赛、CCTV 杯电视机器人大赛、亚太机器人挑战赛、ROBOTCUP 足球世界杯的国内外机器人大赛中屡创佳绩。 第一章方案论证 根据设计要求，本系统主要由控制器模块、稳压电源模块、寻迹传感器模块、直流电机及其驱动模块、电压比较模块等模块构成。为较好的实现各模块的功能，我们分别设计了几种方案并分别进行了论 1.1 车体 方案 1：购买玩具电动车。购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮、电机及其驱动电路。但是一般的说来，玩具电动车具有如下缺点：首先，这种玩具电动车由于装配紧凑，使得各种所需传感器的安装十分不方便。其次，这种电动车一般都是前轮转向后轮驱动，不能方便迅速的实现原地保持坐标转 90 度甚至180 度的弯角。再次，玩具电动车的电机多为玩具直流电机，力矩小，空载转速快，负载性能差，不易调速。因此我们放弃了此方案。 方案2：自己制作电动车。首先确定车的模型。我们有过两种想法：一、车子做成四轮的：中间装同轴电机的两个轮子作为驱动；二、车子做成三轮的，后面两轮驱动，前面装万向轮。经过讨论，我们最终确定第一种想法。考虑到小车必须能够前进、倒退、停止，并能灵活转向，中间装同轴电机的两个轮子作为驱动。一个电机控制一边的轮子，一个正转，一个反转，这样实现转弯。为了能控制车轮的转速，可以采取PWM 调速法，即由单片机输出一系列频率固定的方波，再通过功率放大来驱动电机，在单片机中编程改变输出方波的占空比就可以改变加到电机上的平均电压，从而可以改变电机的转速。左右轮两个电机转速的配合就可以实现小车的前进、倒退、转弯等功能。在安装时我们保证两个驱动电机同轴。这种结构使得小车在前进时比较平稳，可以避免出现后轮过低而使左右两驱动轮驱动力不够的情况。 对于车架材料的选择，我们经过比较选择了铝板。用有铝板的车架比塑料车架更加牢固，比铁制小车更轻便，美观。 综上考虑，我们选择了方案2。 1.1传感器的安装 1.1.1 循迹原理 第一种是采用光敏三极管。即利用经高亮的LED灯发射出来的光在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射白光，当白光遇到白色纸时发生漫反射，反射光被装在小车上的光敏三极管接收；如果遇到绿线则红外光被吸收，小车上的光敏三极管接收不到反射光。单片机就是否收到反射回来的反射光为依据来确定白线的位置和小车的行走路线。 第二种是采用摄像头。通过摄像头采集数据，再将数据送入单片机处理。容易看出，处理摄像头采集回来的数据比较复杂，速度慢而且占用较大的CPU 资
kuka机器人学习报告 篇一：工业机器人报告 工业机器人报告 在工业铝深加工可以大幅度增加产值的大势所趋下，集团成立了工业铝深加工分公司。深加工分公司的一个重要的深加工项目就是车体轨道车辆铝型材焊接。为了保证焊接质量，目前国内各大型工业铝型材生产企业深加工工厂都使用自动焊接机器人生产线进行车体轨道车辆铝型材焊接。 一、工业机器人历史 日本是当今的工业机器人王国，既是工业机器人的最大制造国也是最大消费国。但实际上工业机器人的诞生地是美国。美国人英格伯格和德奥尔制造出了世界上第一台工业机器人，他们发现可以让机器人去代替工人一些简单重复的劳动，而且不需要报酬和休息，任劳任怨。接着他们两人合办了世界上第一家机器人制造工厂，生产unimate工业机器人。美国是工业机器人的诞生地，基础雄厚，技术先进。现今美国有着一批具有国际影响力的工业机器人供应商，像Adept Technologe、American Robot、Emersom Industrial Automation等。德国工业机器人的数量占世界第三，仅次于日本和美国，其智能机器人的研究和应用在世界上处于领先地位。目前在普及第一代工业机器人的基础上，第二代工业机器人经推广应用成为主流安装机型，而第三代智能机器人
已占有一定比重并成为发展的方向。世界上的机器人供应商分为日系和欧系。瑞典的ABB公司是世界上最大机器人制造公司之一。1974年研发了世界上第一台全电控式工业机器人IRB6，主要应用于工 件的取放和物料搬运。1975年生产出第一台焊接机器人。到1980年兼并Trallfa喷漆机器人公司后，其机器人产品趋于完备。ABB公司制造的工业机器人广泛应用在焊接、装配铸造、密封涂胶、材料处理、包装、喷漆、水切割等领域。德国的KUKA Roboter Gmbh公司是世界上几家顶级工业机器人制造商之一。1973年研制开发了KUKA的第一台工业机器人。年产量达到一万台左右。所生产的机器人广泛应用在仪器、汽车、航天、食品、制药、医学、铸造、塑料等工业，主要用于材料处理、机床装备、包装、堆垛、焊接、表面休整等领域。意大利COMAU公司从1978年开始研制和生产工业机器人，至今已有30多年的历史。其机器人产品包括Smart 系列多功能机器人和MASK系列龙门焊接机器人。广泛应用于汽车制造、铸造、家具、食品、化工、航天、印刷等领域。（The Comau Smart NS1）日系是工业机器人制造的主要派系，其代表有FANUC、安川、川崎、OTC、松下、不二越等国际知名公司。 二、焊接机器人介绍 焊接机器人是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器
第1章简介 主从微创手术机器人的控制部分主要由控制台系统、操作臀系统、主操作手、从操作手等构成。手术时外科医师可坐在远离手术台的控制台前，借助三维视觉，双手控制主操作手，手部动作传达到机械臀及手术器械，完成手术操作。这种主从控制的工作方式增加了操作的精确性和平稳性。控制系统结构图如下： 下面是达芬奇Si控制台系统，有计算机硬件及软件，其计算机硬件包括4~5个奔腾处理器，并留有扩展槽以备进一步升级。 下图是达芬奇Si臀系统图，它具有三个固定于可移动基座的机械臂，底座通过线缆和高可靠性航空插头与控制台相连。中心机械臂是持镜臂，负责握持摄像机系统，其余机械臂是持械臂，负责握持特制外科手术器械。每个机械臂具有一系列多位置关节和可旋转的末端关节与套管相连，这样在安装时易于摆位，并保证可达手术要求的运动空间。
第2章主从操作手的构成和运动控制 2.1主操作手的构成和运动控制 主操作手是医生直接操纵的部分，主要由两方面功能，第一是提供整个系统的输入信号，控制从操作手的动作；第二传递力反馈信息，给医生提供手术工具末端的力感受，提高手术的质量。主操作手分为左右两只，对应着医生的左右手。每只主操作手由七个自由度组成，且均为转动关节。 主操作手采用串联结构，具有较大的工作空间和高度的灵活性。主操作手在所有方向上可实现自由独立运动，允许对器械和摄像机进行直观控制。 主操作手是由两套结构相同的关节式操作臂构成，各转动关节配有相对式数字编码器，数字编码器能发出正交的编码脉冲，脉冲的速度与转动速度成正比。位置关节上装有力矩电机，能在系统初始化时提供位置控制，保证系统上电原点，在系统正常运行时切换为电流模式，提供临场力感觉。机器人从操作手各关节采用伺服电机驱动。由于主操作臂和从操作臂在系统设计时为满足末端工具的体积指标，在结构上是异构型映射，故对控制器的数据运算功能提供了较高的要求。 主手从外部接受力信号，经过码盘采集，在主操作臂控制器内进行输入信号滤波，完成主手正运动学模型计算得到主操作臂末端空间位姿，传入从控制器由位置，经速度，电流闭环完成位置控制。力反馈部分在从操作臂上的应变片采集放大得到力信息，综合位置信息共同控制主操作臂的力感觉输出。 针对主从手应用不同，主从手安装的执行器件和传感反馈器件也有差别。直流电机在从操作臂主要提供位置控制功能，在主臂还是力反馈的执行器。多圈电位器是用来测量关节旋转的角度值，相对式码盘是测关节运动的相对值，无励磁刹车是通过机械固联为末端提供稳定的支撑，限位开关有两个作用，能提供系统的初始点并且可以对系统进行保护，在收到电气限位信号时电机应停止该方向的运动执行命令保证机械结构安全。 2.2从操作手的构成和运动控制 从操作手包括被动部分和主动部分。