安防机器人的设计与制作
摘要
本设计是一台智能化的移动监控机器人，它主要包括移动机器人和主控台两大部分，能够实现防盗监控，温度监视，火灾报警等功能。该机器人能够自主移动，也可以通过主控台遥控机器人的动作。
本设计以单片机MTC89C52RC为中央控制核心，采用彩色CCD摄像头UM-800C 采集图像，反射型红外光电开关RMF-DU10检测障碍物，两个直流减速电机为主要动力驱动，采用DF数据发射、接收模块实现数据的无线传输，采用四频道无线微波影音传输模块无线传输视频，可以实现远程视频监控.
本设计的特色是改变了现有监控系统的单一固定形式，大大提高了监控的灵活性和实时性，不存在监控死角。开启机器人的自动巡逻功能后，机器人可以自动按照设定的路线巡逻，途中遇到障碍物时能够自动识别并绕过障碍物,并且还可以实时摄像。此外本机器人监控系统不需另外架设线路，适应性强，即投即用，简单、方便、经济、可靠。
目录
安防机器人的设计与制作 (1)
2设计任务 (3)
2.1基本要求 (3)
2.2发挥部分 (3)
3可行性分析 (4)
3.1机器人的可行性方案 (4)
3.2障碍物检测 (4)
3.3动力及转向系统 (5)
3.4电源系统 (5)
4总体设计 (5)
5硬件设计 (6)
5.1STC89C52RC的最小系统电路图： (6)
5.2带有红外光探照灯的CCD摄像头的设计 (7)
5.3直流电机驱动设计 (7)
5.4云台的控制 (10)
5.5无线遥控发射接收模块 (15)
6软件设计 (19)
6.1机器人主程序控制流程图 (19)
6.2自动避障算法及程序控制 (19)
6.3串口通信参数设置 (20)
6.4实时监控 (21)
6.5实时报警 (21)
7功能测试与性能调试 (22)
7.1功能测试 (22)
7.2性能调试 (22)
8结束语 (22)
1引言
近年来，随着智能机器人技术的迅速发展，智能机器人的应用领域正在不断地扩大。并且，随着人们生活质量的日益提高，智能机器人已经开始进入了家庭服务行业。由智能型家庭服务机器人代替人来完成清洁卫生、物品搬运、家电控制、家庭娱乐、病况监视、儿童教育、报时催醒、电话接听等各种家务劳动，不仅是一项极具应用前景的高新技术行业，而且也是智能机器人目前研究的一个重要热点。另一方面，世界各国的老龄化问题也更进一步地加剧了对智能型家庭服务机器人的需求。例如，目前在加拿大已有3，800，000以上人的年龄超过65岁，在德国超过82，000，000人的年龄在60岁以上，分别占该国人口的12.43%和22%，而且近年来还有加重趋势。在中国专家预言到2010年中国独生子女和老龄化问题将更加严重。国际上较早开展安防机器人研究的是美国与前苏联，稍后，英国、日本、法国、德国等国家也纷纷开始研究该类技术。我国大约有30家左右的高等院校和研究院在从事各类机器人的研究工作，在40多年来，已在
机器人的各方面取得了可惜的成就，某些产品技术已接近国际先进水平。因此，家庭服务机器人将在许多以老弱、病残、独子为主的家庭中占据一席之地。此外，以防盗监测和电及煤气安全检查为主要内容的家居智能安防系统在我国发展迅速，近几年的增长速度达到15％－20％，家居智能安防业已经形成了一个巨大的市场。为此，我们将家庭服务机器人与家居智能安防系统结合在一起，利用家庭服务机器人的机动性和自律能力来实现家居智能安防系统的功能，以便更有效地完成家庭服务和家居安防。
2设计任务
本设计的主要任务是在设计并制作一个可以移动监控的人形机器人。
2.1基本要求
1）机器人可以前进，后退，转弯等基本动作，并具有多自由度的手臂(自由度>4)。
2）具有图像，温度，湿度，火灾，防盗的监控功能，处于监控模式时，发现不法分子闯入时发出恐吓声音警报，发现温度湿度不在正常范围内发出语音提示，并自动开启空调调节室内温度湿度。发现可燃气体泄漏时及时发出语音警报并关闭燃气总阀门。当主人不在家时，能及时通过手机短信通知主人。
3）可以遥控控制机器人的移动，可以舞蹈供主人娱乐。
4）主人可以通过手机发短信控制机器人做些规定好的任务，如喂宠物，开空调等。
5）机器人可以设置为巡逻监控模式，此模式下机器人能够按照
设定的线路巡逻，并能识别障碍物，行驶过程中时能够自动饶过障碍物，实现自主移动监控。
2.2发挥部分
1）防盗报警，温度湿度调节，可燃气体报警，并及时关闭燃气总阀门。
2）通过短信的方式，把家中的情况告知主人。
3）可以通过手机发短信控制机器人做些规定好的任务，如喂宠物，开空调等。
4)其它。
3可行性分析
3.1机器人的可行性方案
1）采用笔记本计算机控制，编程灵活，多种软件均可实现。
2）采用单片机控制，处理速度相对较低，但成本低廉。
3）采用输出标准TV视频信号的彩色CCD摄像头，可以直接配合使用无线视频发送器，且这种摄像头价格低廉；另配以大功率无线视频发送模块实现视频图像的采集。
决策方案：
采用单片机作为控制器，本设计本着降低成本的原则设计。
3.2障碍物检测
可行性方案：
1）采用红外线反射管，反映灵敏，可靠性高，缺点是探测距离较近，一般在5cm以内。
2）采用反射型红外光电开关，探测距离可调，一般可以检测40cm 以内的障碍物。其工作原理是根据红外发光管发出的光束，遇到障碍物时发生漫反射，红外接收管收到信号由同步回路选通而检测到障碍物，其障碍物不限于金属，对所有能反射光线的物体均能检测。光电开关RMF-DU10操作简单，使用方便。当有光线反射回来时，输出低电平。当没有光线反射回来时，输出高电平。
3）采用超声波传感器，超声波传感器的原理是：超声波由压电陶瓷超声波传感器发出后，遇到障碍物便反射回来，再被超声波传感器接收。
然后将信号放大后送入单片机。超声波传感器在避障的设计中被广泛应用。但是超声波传感器需要40KHz的方波信号来工作，因为超声波传感器对工作频率要求较高，偏差在1％内，所以用模拟电路来做方波发生器比较难以实现。而用单片机来作方波发生器未免有些浪费资源。
决策方案：
采用方案2，机器人可以原地转圈，在40cm内检测到障碍物，可以自由绕过去，比方案3经济，简单。
3.3动力及转向系统
机器人需要前进、后退、转向以及机械手臂的动作，完成这样的动作需要多个电机才能实现。
驱动电机的可选方案：
1）使用带有减速器的直流电动机，采用控制器调速。
2）使用步进电机，能够精确控制位移量，可实现机器人精确定位行使。
3）采用伺服电动机，转速稳定可靠且调速方便。
4）采用舵机控制，可以精确控制角度。
决策方案：
从可行性分析，机器人没有必要要精确定位行使，从经济角度考虑，直流电机的成本较低，因此驱动电机采用带有减速器的直流电动机。机械手臂采用大扭力舵机控制，动作精度高。
3.4电源系统
电机驱动系统要求大功率的电源供应，因此电源系统应具有低内阻、大电流输出的性能。电机驱动器在工作时会产生大量的电脉冲和干扰信号，会使电源的产生纹波，而处理器和一些传感器电源质量要求较高。因此，为保证机器人的可靠运行，采用动力系统与控制系统单独供电的方法。为了节约成本，同时在环境也许的条件下，我们采用直流稳压电源对电机进行供电，通过USB转TTL串口线对单片机进行供电。这种供电方式有两种好处，由于直流稳压电源中的电源大小可以调节和控制，所以可以很方便地选择输出电压的大小；通过USB转TTL串口线对单片机进行供电，可以简化电路。
4总体设计
机器人系统主要由中央处理器、传感器系统、驱动及转向系统、无线数据传输系统、电源系统组成。
5硬件设计
5.1STC89C52RC 的最小系统电路图：
通过USB 转TTL 串口线与电脑实现连接，并且还可以给单片机供电。 传感器系统
中央处理器 驱动及转向
系统
电
源
系
统 无线数据传输系统 主机监控系统
5.2带有红外光探照灯的CCD摄像头的设计
名称：彩色CCD摄象机
型号：UM-800C
信号制式：PAL
工作电压：+8V～+12V DC
工作环境：-10℃～+50℃
彩色CCD摄象机
图像显示设备可以采用彩色电视机，将CCD摄像头输出的标准TV视频信号通过同轴电缆输入到电视机的视频输入端，即可以看到监控的图像。也可以在电脑上安装一块视频数据采集卡，然后安装驱动软件，就可以通过电脑显示监控的图像了。本设计通过编写的视频采集软件，实现了视频图像的显示，拍照保存，录像保存等功能。
5.3直流电机驱动设计
驱动电路的性能很大程度上影响整个系统的工作性能。有许多问题需要慎重设计，例如，导通延时、泵升保护、过压过流保护、开关频率、附加电感的选择等。
1)开关频率和主回路附加电感的选择
力矩波动也即电流波动，由系统设计给定的力矩波动指标为ΔI/IN，对有刷直流电动机而言，通常在(5~10)%左右。为了便于分析可认为
ΔI/IN=ΔI/(Us/Rd) (1)
式中Rd为电枢回路总电阻。代入前面各种驱动控制方式的ΔI表达式中，消去Us，可求出：
对于单极性控制
&nbs
p; Ld/Rd≥5T~2.5T(可逆或不可逆) (2)
对于双极性控制
Ld/Rd≥10T~5T （3）
式中T为功率开关的开关周期。
对于有刷直流电动机，电磁时间常数Ld/Rd一般在10ms至几十毫秒。若采用GTR，开关频率可取2KHz左右，T=0.5ms。若采用IGBT，开关频率可取18KHz 以上，所以上式均能满足。若采用GTO或可控硅功率器件，由于工作频率只有100Hz左右，此时应考虑在主回路附加电抗器，且
Ld="Lf"+La (4)
对不可逆系统还应进一步检查临界电流，IaL=UsT/8Ld≤Ia0应小于电机空载电流，防止空载失控。
对于低惯量电机、力矩电动机，由于电磁时间常数很小（几个毫秒或更小），此时应考虑采用开关频率高的IGBT功率开关器件。
2)功率驱动电路的选择
图1 H桥开关电路(Ⅰ); 图2 H桥开关电路(Ⅱ) 小功率驱动电路可以采用如图1所示的H桥开关电路。UA和UB是互补的双极性或单极性驱动信号，TTL电平。开关晶体管的耐压应大于1.5倍Us以上。由于大功率PNP晶体管价格高，难实现，所以这个电路只在小功率电机驱动中使用。当四个功率开关全用NPN晶体管时，需要解决两个上桥臂晶体管(BG1和BG3)的基极电平偏移问题。图2中H桥开关电路利用两个晶体管实现了上桥臂晶体管的电平偏移。但电阻R上的损耗较大，所以也只能在小功率电机驱动中使用。
（由于本次使用的电机功率较小，所以不考虑大功率的驱动电路）
3) 防直通导通延时电路
对H桥驱动电路上下桥臂功率晶体管加互补信号，由于带载情况下，晶体管的关断时间通常比开通时间长，这样，例如当下桥臂晶体管未及时关断，而上桥臂抢先开通时就出现所谓“桥臂直通”故障。桥臂直通时电流迅速变大，造
成功率开关损坏。所以设置导通延时，是必不可少的。图6是导通延时电路及其
波形。
导通延时，有时也称死区时间，可通过RC时间常数来设置；对GTR可按0.2μs/A来设置；对MOSFET可按0.1~0.2μs设计，且与电流无关，IGBT 可按2~5μs设计。举例说明，若为GTR，f=5kHz，双极性工作，调宽区域为
T/2=1/10=0.1ms。若I=100A，则Δt=0.2X100=20μs，则PWM调制分辨率最大可能性为
(T/2)Δt=0.1/0.02=5 (5)
这说明死区时间占据了调制周期的1/5，显然是不可行的。所以对于100A 的电机系统，GTR的开关频率必须低于5kHz。例如，2kHz以下，此时分辨率达12.5左右。
驱动电路的设计还有很多问题，例如过压、过流、过热、泵升保护等等。
5.4云台的控制
传统的电视监控译码器通过继电器的触点来控制云台和镜头，设计了一种基于STC89C52RC单片机的无触点云台镜头通讯控制电路，具有低功耗、可靠性高等特点。
1)电视监控系统是一种典型的分布式计算机信号采集系统。每个摄像机由中央控制室控制，为简化布线，中央控制器与各摄像机间由RS485总线连接，镜头
和云台的控制由前端的解码器实现。解码器将主控系统送来的串行码控制信号转换成不同功能电压以驱动前端设备，其原理图如图1所示。
2)电动云台有俯仰、旋转两个单相交流电机，每个电机有两个绕组，两个绕组有一个公共端，两个非公共端接移相电容。当交流电压从一个绕组接入时，电机正向旋转；当交流电压从另一个绕组接入时，电机反向旋转。单片机发出的云台左右、上下运动的控制信号实际上是对云台的交流电机的正以向控制。
图2是用双向可控硅的云台控制单路电路图。图中的光耦MOC3041是用来隔离可控硅上的交流高压和直流低压控制信号的。其输出用来触发双向可控硅，选用ST Microelectronics公司的T4系列，内部集成有缓冲续流电路，不用在双向可控硅两端并联RC吸收电路，可以直接触发，电路设计比较简单。
3)镜头控制电路设计
变焦镜头有光圈、聚焦、变倍三个直流电机，三个电机有一个公共接地端，在非公共端加正、负电压时电机正、反向旋转。单片机发出的镜头控制信号实现上是对镜头的直流电机的正向电压控制。
直流伺服电机的正反向控制电路一般有H型（桥式）互补对称式和T型互补对称式两种。其中，H型（桥式）互补对称式两路的集成芯片很多，例如UDN2952B，MB3863，L298等。考虑到这类芯片一般较贵，而且镜头的控制路数较多，为了降低成本，采用T型互补对称式驱动电路。
图3为对针对单个电机的镜头控制电路。为了防止上下两个FET功率管同时导通，采用4555双四选一构成硬件互锁，值得注意的是4555由3.3V供电。镜头的电机电源与数字电路之间通过光耦隔离，以避免电机接通和断开时所造成的毛刺影响数字电路的工作。光耦隔离器驱动两个FET功率管，后者直接用来驱动直流电机。两个FET管一个是P型沟道，另一个是N型沟道，形成互补结构。为了避免FET管因电压尖峰而损坏，电路中采用了金属氧化物压敏电阻8作为瞬时吸收保护器。
4）通讯解码电路软硬件设计
a)硬件电路
解码器与主控系统之间的数据传送经过RS485收发器MAX485，由单片机的TXD 和RXD串行口发送和接收。解码器的单片机有一个规定的地址码，CPU不断查寻RXD口数据，当判别地址数据为本解码对应地址时，读入操作数据，再判别是何种控制功能，发出对应的控制信号。
图4为RS485通讯接口电路。为了提高数据传输的抗干扰性，MAX485为+5V单独供电，采用高速光耦6N137与其他的电源完全隔离，不共地。由于传输线较长且现场可能有电磁干扰，所以在传输线上并联瞬变电压抑制器TVSC，串联熔断器，传输线有屏蔽层的电缆。
b)通讯协议与指令结构
监控指令可以简单地分：视频切换、音频切换、电话会议、报警输入、报警布撤防、紧急报警输入、模拟采集、采集设置、请求读入采集量、行动输出、遥控等11种指令类型。这里仅介绍与云台镜头控制有关的指令。
指令类型5：（解码器使用）
说明：遥控指令，有2个字节参数
前1个字节表示状态字；第99状态表示遥控云台、镜头。
其它状态用户自定义。
后一个字节，当第99状态（前1字节为99）时，高4位代表云台动作，低4位代表镜头动作。
具体描述如下：
云台动作：
0不动作 1向上运动 2向下运动 3向左运动
4向右运动 5左上方向 6左下运动 7右上方向
8右下方向 9自动扫描
镜头状态：
0镜头不动 3光圈变大 6光圈变小
3景深不动 2景深远 5景深变近
6焦距不变 1焦距变远 4焦距变近
发送中指令格式如下：aa,参数长度，源，宿，类型，参数……，校验和
除参数一部分可以是0～n个字节外，其它都为1个字节。aa为指令头。参数长度为参数部分的字节数（0～99），源为信源的地址编号，宿为信宿的地址编号。类型为1个字节，分高4位与低4位两部分，高4位表示传递双方方式。
定义为：高4位为0是下行指令（计算机发给解码器），高4位不为0是上行6指令（解码器发给计算机），低4位就是前面介绍的指令类型号。校验和为除帧头以外的其余各字节之和与256的余数。
例：如主机发送控制命令给3#解码器，命令格式如下：
云台上 aa 02 00 03 05 99 10 xx
镜头焦距远 aa 02 00 03 05 99 01 xx
其余类推。
要解决总线上的冲突，保证指令的正确传输，需要一个好的通信协议。通信协议分两个部分：一是发送前解决冲突问题，二是发送时要保证发送的正确性。
（1）当一方需要发送指令时，判断信道上有没有人在发指令。如果有，直到指令发送完再等待10ms；
（2）发一随机数（一般为自己的帐号），再接收这个数，判断是否正确。正确则表示无冲突发生，进行下一步操作；不正确表示冲突发生，等待一随机时间，转到（1）。
（3）当发送指令时为保证指令的正确性，须遵从以下协议；
发送方：发送后须等到确认指令后才能把此指令从发送队列里删除。如果未收到确认，则隔一段时间重发一次（时间间隔设定为10ms）；重发三次后，仍未收到确认，则把此指令从队列里删除；同时，给出出错信息，当发送方收到重发指令后，应立即重发。但重发次数不能超过三次，超过三次后，也把指令删除，同时给出信息。
接收方：当收到正确指令时，应马上发回确认指令；若接收错误，应马上发回重发指令。
注意：凡是应答指令，不应放在发送队列中，而是即时产生马上发送出去，且不用遵循发送前的信道争用协议，因为协议本身保证此时马上发回会有任何冲突。
在设计无触点云台镜头通讯控制电路的过程中，充分考虑了电路的简易实用性，力求达到较高的性价比。目前该设计已经应用到电视监控系统中，取得了较好的实用效果。
5.5无线遥控发射接收模块
1）产品信息
产品名称：
200米四键遥控模块价格：20元/
个
外形尺寸：
58x38.5x13毫米发射功率：20毫瓦
工作电流：14毫安
工作电压：12V A27报警器专用电池
图为发射器外形，面板上有A、B、C、
D四位操纵按键及一个发射指示灯。
发射机内部采用进口声表谐振器稳
频，频率一致性非常好，稳定度极高，
工作频率315MHZ频率稳定度优于10
－5，使用中无需调整频点，特别适
合多发一收等无线电遥控系统使用，
而目前市场上的一些低价位无线电
遥控模块一般仍采用LC振荡器，稳
定度及一致性较差，即使采用高品质
微调电容，当温度变化或者震动后也
很难保证已调试好的频点不会发生
偏移，造成发射距离缩短。
图中两发射器效果一样，只是外表不
同。
2）无线遥控发射模块
面板上有A、B、C、D四位操纵按键及一个发射指示灯。因为要满足远距离遥控，所以发射机的发射功率比较大，当然发射电流也比普通的遥控模块大许多，市场上常见的200米遥控模块的发射电流一般在10毫安左右，而这种1000米发射机的发射电流，当天线不拉出时约20毫安，遥控距离在300米左右，当天线全部拉出时发射电流增大到60毫安，遥控距离在开阔地大于1000米。
3）无线遥控接受模块
这是超再生接收机等效电路图
接收模块采用SMD贴片工艺制造生产，为超再生接收方式，它内含放大整形及解码电路，使用极为方便。
1.天线输入端有选频电路，而不依赖1/4波长天线的选频作用，控制距离较近时可以剪短甚至去掉外接天线
2.接收电路自身辐射极小，加上电路模块背面网状接地铜箔的屏蔽作用，可以减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。
3.接收机采用高精度带骨架的铜芯电感将频率调整到315M后封固，这与采用可调电容调整接收频率的电路相比，温度、湿度稳定性及抗机械振动性能都有极大改善。可调电容调整精度较低，只有3/4圈的调整范围，而可调电感可以做到多圈调整。可调电容调整完毕后无法封固，因为无论导体还是绝缘体，各种介质的靠近或侵入都会使电容的容量发生变化，进而影响接收频率。另外未经封固的可调电容在受到振动时定片和动片之间发生位移；温度变化时热胀冷缩会使定片和动片间距离改变；湿度变化因介质变化改变容量；长期工作在潮湿环境中还会因定片和动片的氧化改变容量，这些都会严重影响接收频率的稳定性，而采用可调电感就可解决这些问题，因为电感可以在调整完毕后进行封固，绝缘体封固剂不会使电感量发生变化，而且由于采用贴片工艺，所以即使强烈震动也不必担心接收频点漂移，接收电路的接收带宽约500KHz，产品出厂时已经将中心频率调整在315MHz，接收芯片上的微调电感约有5MHz频率的可调范围，使用时不要轻易变动，以免影响性能。
6软件设计
6.1机器人主程序控制流程图
6.2自动避障算法及程序控制
避障系统需要的重要数据，是机器人与障碍物的距离参数。使用红
外光电传感器检测前方没有障碍物，本设计采用了三个红外光电开关相差45°安装。安装布局如图6.1。
1）
2） 图6.1 红外光电开关安装布局 查询运行状态参数散转表
开始 状态运行子程序
等待设置参数，待命状态 PE1中断 更改运行参数
结束 解码程序，接收数据 火灾检测子程序 结 束
重新设定TIMER 定时
TIMER 定时中断（T=1S ） 温度检测子程序
检测障碍物位置与行走策略见表6.1所示。
根据上图，在程序中建立决策跳转表。
图6.2 自动避障程序控制流程图
6.3串口通信参数设置
智能安防软件使用串口通信设置函数CcommSettingDlg()设置使用的串口号、数据位、校验位等, 并将设置保存在注册表中“我的电脑
/HKEY_CURRENT_USER/Software/Alert/PortSetting/”键下。其主要实现方法和
一种智能机器人系统设计和实现 我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人，它给人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。智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉，或称自整步电动机，它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。我们称这种机器人为自控机器人，以便使它同前面谈到的机器人区分开来。它是控制论产生的结果，控制论主张这样的事实：生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的。正像一个智能机器人制造者所说的，机器人是一种系统的功能描述，这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到，现在它们已经成了我们自己能够制造的东西了 嵌入式是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术近年来得到了飞速的发展，但是嵌入式产业涉及的领域非常广泛，彼此之间的特点也相当明显。例如很多行业：手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视…… 1 智能机器人系统机械平台的搭建 智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构，以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包括有位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。 机器人前部为一四杆机构，使前轮能够在一定范围内调节其高度，主要功能是在机器人前部遇障碍时，前向连杆机构随车轮上抬，而遇到下凹障碍时前车轮先下降着地，以减小震动，提高整机平稳性。在主体的左右两侧，分别配置了平行四边形侧向被动适应机构，该平行四边形机构与主体之间通过铰链与其相连接，是小车行进的主要动力来源。利用两侧平行四边形可任意角度变形的特点，实现自适应各种障碍路面的效果。改变平行四边形机构的角度，可使左右两侧车轮充分与地面接触，使机器人的6个轮子受力尽量均匀，加强机器人对不同路面的适应能力，更加平稳地越过障碍，并且更好地保证整车的平衡性。主体机构主要起到支撑与连接机器人各个部分的作用，同时，整个机器人
安防监控系统的设计方案 一、说明部分 本篇文字目的是为初涉安防监控系统领域的公司提供一些参考以及可能的初步的指导。声称因本篇文字而造成的一切可能的损失，本司及作者不承担任何责任。 二、设计方案正文部分 xxx数字监控系统方案设计书 1、数字监控系统简介 2、用户功能要求项目摘要或招标书项目摘要 3、工程现场情况勘察及分析报告 4、方案拟定（以单一项目为例） 4.1、工程总述、设计思想和依据 4.2、工程主要设备或者核心设备选型报表 4.3、设备选型及功能说明 4.4、系统构成及功能说明（含使用方法简介） 5、关于售后服务 6、设备清单及报价（略） 数字监控系统简介： 计算机数字监控系统是监控报警业界的新型产品，它将数字化视频图像记录与多画面图像显示功能和监视报警功能结合在一起，将逐步取 代传统模拟式多画面分割器和长时间录像机，具有灵活方便等特点。其处理流程图示如图1：
在此基础上，采用高档的工业控制微机、PC工作站机或者PC服务器，增加摄像机图像输入路数，提高多画面图像的显示速率、增加对云台 和镜头的控制功能，配之以良好的人机交互界面，便构成了以计算机为核心的数字式监控报警系统。 系统结构如图所示： 1、计算机数字监控报警系统的主要功能（略） 2、用户功能要求项目摘要 2.1、将本单位1号楼现有电视监控系统8个监控点的模拟符合信号引到本工程项目数字监控主机。本单位在1号楼和3号楼（本工程主机所在地）之间铺设有光缆。 2.2、在3号楼后墙安装双鉴红外探测器，以防有人从后墙越入。 2.3、在2号楼门前安装1架全方位可控摄像机，用于监控办公楼前的环境。 2.4、在3号楼报警控制指挥中心安装16个21英寸专业彩色监视器，可以见看到所有的前端图像。 2.5、在2号楼4楼会议室安装分控设备、电动帘幕投影仪、专业功放及音响，对必要的图像语音进行播放，供领导和指挥人员观看和收听。 2.6、系统采用键盘、鼠标控制方式，操作系统使用视窗界面。 2.7、系统可以对前端摄像机进行控制。 2.8、系统主机必须有足够的外部存储设备，能够存储30天内的所有录像文件。 3、工程现场情况勘察及分析报告 在本工程项目中，共需安装摄像机16只，安装位置分布在1、2、3号楼和40米围墙，其中3号楼4层6号机房为本系统主机安置地点。在1号 楼和3号楼之间有埋地光缆可供传送视频信号之用。1号楼到3号楼之间的距离为1500米。2号楼距3号楼250米，之间可以布线。一号楼原有8个
第五届“挑战杯，中国联通 安徽省大学生课外学术科技作品竞赛 研究报告 基于云的机器人问答系统设计与实现 薛建 2013年4月 目录 一、序言^ 1 1. 1研究背景^ 1 1.1.1人机交互技术^ 1 1.1.2自然语言识别技术^ 2 1.2国内外研究现状分析^ 3 二、系统设计^ 4 2^
1设计思路^ 4 2’ 1. 1机器人隱0 ^ 5 2‘ 1. 2讯飞语音云^ 5 2.1.3百度问答服务云 ^ 6 2.2详细设计^ 7 2.2^ 1机器人隱0模块^ 7 2.2.2讯飞语音云模 块^ 9 2.2.3百度问答服务云模块^ 10 三、系统性能分析^ 12 四、应用前景与展望未来^ 13 五、参考文献^ 14
一、序言 随着机器人技术和人工智能研究的发展，越来越多的智能机器人进入到人们的日常生活当中，但是目前人与机器人之间的交互仍然主要是通过按钮、开关等命令方式，这种交互方式显得很生硬，不够人性化。为了使得人与机器人的交互方式更加方便、自然、和谐，基于自然语义识别的人机交互系统的研究显得十分重要，这也是近年来人机交互技术的研究重点。基于云计算的机器人问答系统使用了讯飞语音云和百度知道问答服务云，实现了用户向机器人提出问题，机器人经过短暂“思考”回答出相应的答案并且在说话的同时做出相应行为的功能，该系统实现了一定程度的自然语义的识别，提供了一种更加人性化的人机交互方式。 基于云的机器人问答系统运用当前主流的云技术，将机器人技术、语音识别技术和网络查询技术结合在一起，建立一套机器人问答服务系统，提供了一种更加人性化的基于自然语言的人机交互方式。云技术的使用，提高了语音识别的效率和问题答案的准确率，为系统的可行性提供了保证。 1.1研究背景 1.1.1人机交互技术 人机交互技术是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话、交换信息的技术。人们可以借助键盘、鼠标、操作杆、位置跟踪器、数据手套等设备，用手、脚、声音、姿态和身体的动作、视线甚至脑电波等向计算机传递信息；计算机通过打印机，绘图仪、头盔式显示器、音频等输出设备或显示设备给人提供信息。 目前，人机交互技术正处于多通道、多媒体的智能人机交互阶段，已经取得了不少研究成果，不少产品已经问世。侧重多媒体技术的有:触摸式显示屏实现的“桌面”计算机，能够随意折叠的柔性显示屏制造的电子书，从电影院搬进客厅指日可待的30显示器，使用红绿蓝光激光二极管的视网膜成像显示器；侧重多通道技术的有：“汉王笔”手写汉字识别系统，结合在微软的了处16〖？0操作系统中数字墨水技术，广泛应用于0打1。60？的中文版等办公、应用软件中的181八匕^0106 连续中文语音识别系统，输入设备为摄像机、图像采集卡的手势识别技术，以1？只0肥手机为代表的可支持更复杂的姿势识别的多触点式触摸屏技术，以及1？只0肥中基于传感器的捕捉用户意图的隐式输入技术。 人机交互技术领域热点技术的应用潜力已经开始展现，比如智能手机配备的地理空间跟踪技术，应用于可穿戴式计算机、隐身技术、浸入式游戏等的动作识别技术，应用于虚拟现实、遥控机器人及远程医疗等的触觉交互技术，应用于呼叫路由、家庭自动化及语音拨号等场合的语音识别技术，对于有语言障碍的人士的无声语音识别，应用于广告、网站、产品目录、杂志效用测试的眼动跟踪技术，针对有语言和行动障
智能机器人创新设计 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
智能机器人创新设计 第一阶段 智能机器人作品创新设计 智能机器人创新设计评选的目的是为了激发青少年的创新意识，鼓励机器人爱好者在机器人开发和使用中自主创新，以创新为主题，设计制作各种新颖的机器人项目，实现机器人的机械、电子、气动、软件以及传感器等方面的扩展应用，从而推动机器人应用的不断发展。 一.创新设计选题 智能机器人创新设计第一步是选题，选题应该遵循以下基本原则。 1.题目来源于生活，服务于生活 2.科学性、新颖性、展示性。 3.根据自身能力判断可行性。 二.创新设计途径 1.模仿：在已有成果的基础上，充分利用智能机器人技术，模仿其结构和控制原理。在过程中实践，在实践中应用。 2.改进：在参考原有功能和设计结构的基础上，进一步丰富和完善智能系统，使之功能更全面，更高效。 3.发明创造：历史上没有的。 三.评选原则 1.可行性原则：所设计的机器人应具备良好的可操作性和安全性。作品完成后还应充分考虑到其他人员在使用时是否能顺利启动，或者使其经过一定的努力也可以完成某一项功能或任务。鼓励设计者利用现有资源，整合费旧材料以最少的资本投入完成相关活动，显现出环保节能意识。 2.创新性原则：创新是技术活动的本质所在，在设计机器人作品时，师生应根据日常生活经验，展开丰富、科学的联想，并积极附注于实践。创造新方法、新成果、新价值。 3.智能性原则：机器人创新设计不同于一般的科技发明，其核心重在体现作品自身的智能化（如感知、规划、动作和协同等能力）。设计好的机器人创新作品可按照周围环境所提供的信息，利用各种传感器和动力装置进行信息的获取和输出，并能按照预设的程序指令决定自己的行动，要有一定的自主能力。这也正是机器人创新设计的魅力所在。
“机器人设计与制作”课程设计报告 特种作业机器人 专业：楼宇自动化 班级： 08级2班 设计人及学号：张峰豪 66 指导教师：王国江 完成日期： 2011年11月
一、设计目的： 利用机器人平台进行具体的项目实施。在这次设计过程中主要是要求机器人在特殊情况下的运用，运用情况是在不知道着火地点的情况下进行探测，探测出火源所在地，并启动灭火程序和机械进行灭火。考虑到现有装备和条件，不要求在机器人实现的时候实现灭火，但要求机器人在寻找到火源的时候能够及时有效的报警，并提供火源位置。 二、设计任务： 首先对机器人进行选择根据实验室现有设备和实验的需要我们先选取了实验小车，小车经过行进假想是按照房屋建筑的内边缘也就是房屋的内壁进行行进，行进过程是挨个房屋一个接一个的搜索。如果查找到火源的所在则停下来并且报警。如果不停下来则继续行进。在行进过程中如果小车碰到了房屋的墙壁这自动矫正方向继续行进。 三、设计要求： 综合分析了小车的各项性能以及我们本次课程所需要达到的要求得出一下设计中必须注意的环节和要求。 1：小车的报警的处理，小车的目的是发现火源并报警灭火。因为实验设备限制以及自身学习的原因故不能实现灭火这项功能但是要实现报警。 2：小车行进的设计，在小车运动过程中肯定会碰到房屋墙角或者墙
壁，而小车碰撞之后的方向矫正以及行进速度等一系列问题必须考虑。 3：小车初始行进路线的考虑，因为没有无线遥控系统，则在给小车的初始设计时就要是小车能够按照预定的速度预定的方向进行行走。4：程序编写的代码和相关传感器的编好及选择，因为我们使用的小车有5个碰撞传感器和两个红外传感器。考虑到多个传感器的使用和配合以及红外传感器探测热源的使用。须详细谅解各个传感器所对应的编号以及对应的使用范围和方法，以便于编辑程序时把控好程序。5：小车的拐弯弧度，因为设计到小车有90度，270度以及360度的转弯情况，所以要根据车身大小和间出口宽度以及转角读书综合考虑设计出小车的转角弧度，亦随之设计出小车的左右轮转向的速度以此来达到控制小车转向弧度的目的。 四、系统设计： 1、介绍所使用的硬件情况及工作原理。 图一机器人小车全图
安防监控系统设计 学号: 0120910340204 题目安防监控系统设计学院计算机科学与技术专业计算机科学与技术班级计算机0902班姓名方鑫指导教师林泓 2013 年 1 月 2 日 安防监控系统设计一、工程概况 在今天这个科技飞速发展的时代，公司内的安全管理问题不容忽视，一套先进而完整的安防系统是必然的;我公司凭借雄厚的案例经验和坚实的施工技术设计出了适合贵公司安防项目的最佳方案。我们保证将其建成为先进的、现代化的和多年仍不落后的安防工程。以适度超前的意识为指导原则，设计中采用先进的设备及软件工具，保证系统技术领先，成熟稳定，并能顺应今后的发展趋势。 本安防系统，是集实时图像监控和录像、图像技术处理、数字工控存储主机等功能为一体的综合安全管理系统。系统管理功能全面，能充分满足公司的自身各种安全管理要求。具有完全独立的操作环境，界面简练、友好，联机帮助功能健全有效。它的建立和使用，使安保人员和主管人员不必亲临现场，就可将现场情况尽收眼底，极大地提高了工作效率，并能事后查找当时发生的情况，为领导决策提供准确、及时、有效的信息服务。 二、系统功能实现 本方案主要就设计要求、设计依据进行了确认，同时根据要求和依据对工地位置、器材和控制室的配置和实现的目的进行组合设计来完成方案的设计主体，同时
确定系统的主要设计依据、技术指标，并对机房的控制台根据实际需要进行设计。根据设计我们对产品的选用要求、功能进行描述。 本工程采用双绞线传输器加网线的传输方式。直接接入硬盘录像机，然后通过硬盘录像机接入监视器，同时完成视频存储，我们保证视频存储的天数不少于15天。 三、系统整体设计分析概述 1(根据安全技术防范管理的需要，对贵场主要部位进行视频探测、图像实时监视和有效记录、回放。对高风险的区域显示、记录、回放的图像的质量应满足管理的要求。 2(视频监控系统具备画面定格和多路报警显示，对多路摄像信号具有实时传输、切换显示、后备存储等功能。能任意设定视频警戒区域。画面显示能任意编程，具有自动、手动切换功能和多画面显示功能。在画面上设有摄像机的编号、部位、地址和时间、日期显示。对多画面显示系统具有多画面、单画面转换、定格等功能。 3(系统能独立运行，能够在各种复杂的环境下稳定运行，不受外界环境变化的干扰。 4(视频监控系统宜配备具有多重检索、慢动作画面、超静止画面、步进性图像分解等功能的录像设备，能够定时录像、自动重复录像、停电后自动录像和报警录像。 5(视频监控系统在允许的最恶劣工作条件下，图像质量不会产生可明显觉察的图像损伤。视频图像显示质量满足彩色监视系统水平分辨率?480线。 6(一般情况下摄像机采用定焦距、定方向的固定安装方式。在光照度变化大的场所选用具有强光抑制功能的摄像机。摄像机灵敏度能适应防护目标光照度的变化，适合防护目标的最低照度条件。
基于单片机及传感器的机器人设计与实现 摘要:本设计基于单片机及多种传感器，完成了一个自主式移动机器人的制作。单片机作为系统检测和控制的核心，实现对机器人小车的智能控制。反射式红外光电传感器检测引导线，使机器人沿轨道自主行走；使用霍尔集成片，通过计车轮转过的圈数完成机器人行走路程测量；接近开关可探测到轨道下埋藏的金属片，发出声光信息进行指示，并能实时显示金属片距起点的位置。 关键词：单片机; 机器人; 传感器 1前言 机器人技术是融合了机械、电子、传感器、计算机、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。一些发达国家已把机器人制作比赛作为创新教育的战略性手段。如日本每年都要举行诸如“NHK杯大学生机器人大赛”、“全日本机器人相扑大会”、“机器人足球赛”等各种类型的机器人制作比赛，参加者多为学生，旨在通过大赛全面培养学生的动手能力、创造能力、合作能力和进取精神，同时也普及智能机器人的知识.[1] 开展机器人的制作活动，是培养大学生的创新精神和实践能力的最佳实践活动之一，特别是机电专业学生开展综合知识训练的最佳平台。本文针对具有引导线环境下的路径跟踪这一热点问题，基于单片机控制及传感器原理，通过硬件电路制作和软件编程，制作了一个机器人，实现了机器人的路径跟踪和自动纠偏的功能，并能探测金属，实时显示距离。 2机器人要完成的功能 选取一块光滑地板或木板，上面铺设白纸，白纸上画任意黑色线条（线条不要交叉），作为机器人行走的轨迹，引导机器人自主行走。纸下沿黑线轨迹随机埋藏几片薄铁片，铁片厚度为0.5～1.0mm。机器人沿轨迹行走一周，探测出埋藏在纸下铁片，发出声光报警，并显示铁片距离起点的位置。 3 硬件设计方案 机器人总体构成
安防监控系统设计方案 第一章设计概述 我公司根据用户实际使用要求和现场实际情况，按照成熟可靠、技术领先，适度超前的原则，对本项目进行了详细设计。在系统的设计上我们严格遵循在保证系统高质量的前提下，为用户节约每一笔开支。按照安防监控系统的技术规范，并结合现代安防监控系统需求的特点，采取先进科学的设计思想和完善的设备对本次电视监控系统进行了设计与实现，保证了安防监控系统的可靠性和先进性完美结合。 在整个监控系统中所用主要器材均采用国内外一流厂家的成熟产品：海康威视红外高清摄像机、网络硬盘录像机、POE千兆以太网交换机等产品。 此次项目共设计安装红外高清摄像机40台，分别安装在办公区楼道出入口及走廊、超市出入口、超市收银台、物品区、公共区域等，主要对超市办公区、出入口、收银台、物品区、公共区域等地的人员出入、收银情况、人员活动及购物情况及进行监控。当现场出现隐患或发生突发事件可及时采取措施，以保证上述监控区域的安全，杜绝不良事件的发生。 在办公区设一个监控室，监控室由2套32″液晶监视器和网络硬盘录像机组成，监视器可显示多个或单个画面，监视器的最多显示画面不超过32个。每台网络硬盘录像机内置12TB存储空间，可保证每台硬盘录像机在接20路视频图像的存储时限不小于30天。
第二章设计原则及依据 §1设计原则 根据我公司以前类似项目的设计经验，结合本工程的实际情况，确定了以下设计原则： 1、系统整体上应成熟可靠、技术领先。 2、设备选型上应能适应现场的复杂环境。 3、技术上应达到先进性和成熟性的统一。 4、性能上应具有很高的安全性、可靠性。 5、使用上应具有易维护性和可扩展性。 6、经济上应具备高性价比，为客户节省每一笔开支。 §2设计依据： 1）、《建筑电气安装工程施工质量验收规范》（GB50303） 2）、《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74） 3）、《安防视频监控系统技术要求》（GA/T367） 4）、《安防防范工程技术规范》（GB50348-2004） 5）、《建筑与建筑群综合布线系统设计规范》（GB/T50311-2000） 6）、《建筑与建筑群综合布线系统验收规范》（GB/T50312-2000） 7）、《智能建筑设计标准》（GB／T 50314—2000） 8）、《建筑智能化系统工程设计标准》（DB32/191-1998） 9）、《视频安防监控系统工程设计规范》（DB32/191-1998） 10）、《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB/50198-94） 11）、《系统接地的型式及安全技术要求》（GB14050-93） 12）、《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94） 13）、《安全防范工程验收规则》（GA/T308-2001） 14）、《工业电视系统工程设计规范》（GBJ 115） 15）、《安全检查防范系统通作图形符号》（GA/74-94） 16）、《电气装置安装工程施工及验收规范》（GBJ232-9） 17）、《电子计算机机房设计规范》（GB50174-93） 18）、《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92） 19）、甲方具体要求
PLC的工业机器人设计及发展分析 作者:辛颖 摘要工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术定的原则纲领行动。本文从工业机器人的特点出发,简单介绍了基于PLC的工业机器人关节直流伺服系统的设计,并简单分析了工业机器人的现状及发展. 关键词工业机器人PLC 先进技术 一、引言 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的专门系统。因其灵活性高、输出功率大、定位精确的特点，工业机器人被广泛应用于制造业的各个环节。以其高效，高质、稳定的运转工作，工业机器人为所在行业的高效生产和稳定质量起到重要作用。 在生产方面，以工业自动化为主要发展方向的方针下，我国自主研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，这些研制出来的专用工业机器人，在很大程度上提高了我国生产率和生产效率，对我国国民经济的发展起
到了重要的推动作用。 在军事方面，目前世界上许多国家正在致力于研发军事机器人，并且已有正式投入于现代战争的实例。军事机器人主要被应用于侦查、探测、拆弹等比较危险的方面，军事机器人可以在对人类构成威胁的环境中运行自如，以此来把士兵从充斥着死亡的战场中解放出来。 在人们的生活中，也能发现机器人的影子。医疗机器人，已经应用于用于世界各地的许多手术室中的外科手术机器人，由医用机器人和工业机器人的技术结合而诞生的康复机器人，它们都给人们的生活带来更多的方便。 二、工业机器人特点 工业机器人最显著的特点有以下几个： (1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。 (2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。 (3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器（手爪、
智能机器人设计报告 参赛者：庆东肖荣于腾飞 班级：级应用电子技术 指导老师：远明 日期：年月日 一、元器件清单： ，，，，，，，蜂鸣器，光敏电阻，光敏三极管，电阻、电容若干，超亮及普通发光管。二、主要功能： 本设计按要求制作了一个简易智能电动车，它能实现的功能是：从起跑线出发，沿引导线到达点。在此期间检测到铺设在白纸下的薄铁片，并实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。电动车到达点以后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达点继续行驶，在光源的引导下，利用轻触开关传来的电信号通过障碍区进入停车区并到达车库，完成上述任务后能够立即停车，全程行驶时间越少越好。 本寻迹小车是以有机玻璃为车架，单片机为控制核心，加以减速电机、光电传感器、光敏三极管、轻触开关和电源电路以及其他电路构成。系统由通过口控制小车的前进后退以及转向。寻迹由超亮发光二极管及光敏电阻完成，避障由轻触开关完成，寻光由光敏三极管完成。 并附加其他功能： ．声控启动 ．数码显示 ．声光报警 三、主体设计 车体设计 左右两轮分别驱动，后万向轮转向的方案。为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑作用。对于车架材料的选择，我们经过比较选择了有机玻璃。用有机玻璃做的车架比塑料车架更加牢固，比铁制小车更轻便，美观。而且裁减比较方便！ 电机的固定采用的是铝薄片加螺丝固定，非常牢固，且比较美观。 轮子方案 在选定电机后，我们做了一个万向轮，万向轮的高度减去电机的半径就是驱动轮的半径。轮子用有机玻璃裁出来打磨光华的，上面在套上自行车里胎，以防止打滑。 万向轮 当小车前进时，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构，这种结构使得小车在前进时比较平稳。
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智能机器人的设计与制作 引言 近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化，而且将对人类社会产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展，机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓是无处不在。目前机器已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经越来越离不开机器人帮助。机器人工程是一门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为一体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化和系统化，一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。目前机器人行业的发展与30 年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多，比如协助医生进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、以及负责清扫地板的家用机器人，还有不少参照人、狗、恐龙的样子制造机器人玩具。舞蹈机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量，极受青少年的喜爱。我从前年开始机器人方面的研究，在这过程中尝试过很多次的失败，也感受到了无比的乐趣。 图1.1、机器人 1 绪论
机器人技术作为20 世纪人类最伟大的发明之一，自20 世纪60 年代初问世以来，经历40 余年的发展已取得长足的进步。未来的机器人是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。走向成熟的工业机器人，各种用途的特种机器人的多用化，昭示着机器人技术灿烂的明天。 1.1 国内外机器人技术发展的现状 为了使机器人能更好的应用于工业，各工业发达国家的大学、研究机构和大工业企业对机器人系统开发投入了大量的人力财力。在美国和加拿大，各主要大学都设有机器人研究室，麻省理工学院侧重于制造过程机器人系统的研究，卡耐基—梅隆机器人研究所侧重于挖掘机器人系统的研究，而斯坦福大学则着重于系统应用软件的开发。德国正研究开发“MOVE AND PLAY”机器人系统，使机器人操作就像人们操作录像机、开汽车一样。从六十年代开始日本政府实施一系列扶植政策，使日本机器人产业迅速发展起来，经过短短的十几年。到80 年代中期，已一跃而为“机器人王国”。其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的说法：“日本机器人的发展经过了60 年代的摇篮期。70 年代的实用期。到80 年代进人普及提高期。” 并正式把1980 年定为产业机器人的普及元年”。开始在各个领域内广泛推广使用机器人。中国机器人的发展起步较晚，1972 年我国开始研制自己的工业机器人。"七五"期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986 年国家高技术研究发展计划(863 计划)开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。20 世纪90 年代，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、装配、喷漆、切割、搬运等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。 1.2 机器人技术的市场应用 机器人融入我们日常生活的步伐有多快？据国际机器人联盟调查，2004 年，全球个人机器人约有200 万台，到2008 年，还将有700 万台机器人投入运行。按照韩国信息通信部的计划，到2013 年，韩国每个家庭都能拥有一台机器人；而日本机器人协会预测，到2025 年，全球机器人产业的“蛋糕”将达到每年500 亿美元的规模(现在仅有50亿美元)。与20 世纪70 年代PC 行业的情况相仿，我们不可能准确预测出究竟哪些用途将推动这个新兴行业进入临界状态。不过看起来，机器人很可能在护理和陪伴老年人的工作上大展宏图，或许还可以帮助残疾人四处走走，并增强士兵、建筑工人和医护人员的体力与耐力。目前，我国从事机器人研发和应用工程的单位200 多家，拥有量为3500 台左右，其中国产占20％，其余都是从日本、美国、瑞典等40 多个国家引进的。2000 年已生产 各种类型工业机器人和系统300 台套，机器人销售额6.74 亿元，机器人产业对国民经济的年收益额为47 亿元，我国对工业机器人的需求量和品种将逐年大幅度增加。1.3 机器人技术的前景展望机器人是人类的得力助手，能友好相处的可靠朋友，将来我们会看到人和机器人会存在一个空间里边，成为一个互相的助手
庄浪县XXX安防监控系统 方案设计 甘肃XXX科技有限责任公司 2018年7月25日
目录 1 总论 (1) 1.1编制依据 (1) 1.2项目建设的意义 (1) 1.3编制原则 (1) 1.4遵循的标准和规范 (1) 1.5自然条件 (2) 2 工程现状 (3) 3 方案设计 (4) 3.1安防系统的构成介绍 (4) 3.2设计方案 (4) 3.3安防设备的选用 (5) 4 主要材料清单 (6) 5 工程投资 (7) 6 施工简图 (8) 附表1：投资预算表
1 总论 1.1编制依据 1、现场实地勘查。 2、庄浪县XXX （以下简称甲方）要求。 1.2 项目建设的意义 本工程针对甲方目前建筑格局，安装安防监控系统，保护甲方财产安全，最大限度的减少盗窃事件的发生及在事件发生后通过监控录象为甲方追回经济损失提供依据。 1.3 编制原则 严格遵循国家和行业现行的有关标准规范； 安全施工、保护环境、节约成本； 采用成熟的安防监控技术，结合现场情况布局。 1.4 遵循的标准和规范 1、公共安全行业标准GA/T75-94《中华人民共和国公安部安全防范工程程序与要求》。 2、公共安全行业标准GA/T7O-94《中华人民共和国公安部安全防范工程费用概预算编制办法》。 3、国家标准GB 50198-94《民用闭路电视监控系统工程技术规范》。 4、建筑行业标准JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》。 5、公共安全行业标准GA/T367-2001《视频安防监控系统技术要求》。
6、公共安全行业标准GA/T308-2001《安全防范系统验收规则》。 7、国家标准GB 50348-2004《安全防范工程技术规范》。》 1.5 自然条件 甲方位于庄浪县，位于甘肃省中部，六盘山西麓，东邻华亭县，西依静宁县，北与宁夏隆德县、泾源县毗邻，南和张家川县、秦安县接壤。 累年1月平均最低最低气温-5.5℃ 累年7月平均最高气温31.9℃ 累年极端最低气温-13.1℃ 累年极端最高气温38.2℃ 累年平均相对湿度63% 累年最小相对湿度2% 累年平均降水量612.8mm 累年最大降水量726.8mm 累年最大风速21.1m/s 累年最多风向东南风 累年最大积雪深度40mm 累年最大冻土深度360mm
机器人课程设计报告范例
**学校 机器人课程设计名称 院系电子信息工程系 班级10电气3 姓名谢士强 学号107301336 指导教师宋佳
目录 第一章绪论 (2) 1.1课程设计任务背景 (2) 1.2课程设计的要求 (2) 第二章硬件设计 (3) 2.1 结构设计 (3) 2.2电机驱动 (4) 2.3 传感器 (5) 2.3.1光强传感器 (5) 2.3.2光强传感器原理 (6) 2.4硬件搭建 (7) 第三章软件设计 (8) 3.1 步态设计 (8) 3.1.1步态分析： (8) 3.1.2程序逻辑图： (9) 3.2 用NorthStar设计的程序 (10) 第四章总结 (12) 第五章参考文献 (13)
第一章绪论 1.1课程设计任务背景 机器人由机械部分、传感部分、控制部分三大部分组成．这三大部分可分成驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交互系统、人机交互系统、控制系统六个子系统现在机器人普遍用于工业自动化领域，如汽车制造，医疗领域，如远程协助机器人，微纳米机器人，军事领域，如单兵机器人，拆弹机器人，小型侦查机器人（也属于无人机吧），美国大狗这样的多用途负重机器人，科研勘探领域，如水下勘探机器人，地震废墟等的用于搜查的机器人，煤矿利用的机器人。如今机器人发展的特点可概括为：横向上，应用面越来越宽。由95%的工业应用扩展到更多领域的非工业应用。像做手术、采摘水果、剪枝、巷道掘进、侦查、排雷，还有空间机器人、潜海机器人。机器人应用无限制，只要能想到的，就可以去创造实现；纵向上，机器人的种类会越来越多，像进入人体的微型机器人，已成为一个新方向，可以小到像一个米粒般大小；机器人智能化得到加强，机器人会更加聪明 1.2课程设计的要求 设计一个机器人系统，该机器人可以是轮式、足式、车型、人型，也可 以是仿其他生物的，但该机器人应具备的基本功能为：能够灵活行进，能感知光源、转向光源并跟踪光源；另外还应具备一项其他功能，该功能可自选（如亮灯、按钮启动、红外接近停止等）。 具体要求如下： 1、根据功能要求进行机械构型设计，并用实训套件搭建实物。 2、基于实训套件选定满足功能要求的传感器； 3、设计追光策略及运动步态； 4、用NorthStar设计完整的机器人追光程序；
安防机器人的设计与制作 摘要 本设计是一台智能化的移动监控机器人，它主要包括移动机器人和主控台 两大部分，能够实现防盗监控，温度监视，火灾报警等功能。该机器人能够自主 移动，也可以通过主控台遥控机器人的动作。 本设计以单片机MTC89C52R为C中央控制核心，采用彩色CCD摄像头UM-800C 采集图像，反射型红外光电开关RMF-DU1检0 测障碍物，两个直流减速电机为 主要动力驱动，采用DF数据发射、接收模块实现数据的无线传输，采用四频道 无线微波影音传输模块无线传输视频，可以实现远程视频监控. 本设计的特色是改变了现有监控系统的单一固定形式，大大提高了监控的灵 活性和实时性，不存在监控死角。开启机器人的自动巡逻功能后，机器人可以自 动按照设定的路线巡逻，途中遇到障碍物时能够自动识别并绕过障碍物, 并且还 可以实时摄像。此外本机器人监控系统不需另外架设线路，适应性强，即投即 用，简单、方便、经济、可靠。
目录 安防机器人的设计与制作 (1) 2 设计任务 (3) 2.1 基本要求 (3) 2.2 发挥部分 (3) 3 可行性分析 (4) 3.1 机器人的可行性方案 (4) 3.2 障碍物检测 (4) 3.3 动力及转向系统 (5) 3.4 电源系统 (5) 4 总体设计 (5) 5 硬件设计 (6) 5.1STC89C52RC的最小系统电路图： (6) 5.2 带有红外光探照灯的CCD摄像头的设计 (7) 5.3 直流电机驱动设计 (7) 5.4 云台的控制 (10) 5.5 无线遥控发射接收模块 (15) 6 软件设计 (19) 6.1 机器人主程序控制流程图 (19) 6.2 自动避障算法及程序控制 (19) 6.3 串口通信参数设置 (20) 6.4 实时监控 (21) 6.5 实时报警 (21) 7 功能测试与性能调试 (22) 7.1 功能测试 (22) 7.2 性能调试 (22) 8 结束语 (22) 1 引言 近年来，随着智能机器人技术的迅速发展，智能机器人的应用领域正在不断 地扩大。并且，随着人们生活质量的日益提高，智能机器人已经开始进入了家庭 服务行业。由智能型家庭服务机器人代替人来完成清洁卫生、物品搬运、家电控制、家庭娱乐、病况监视、儿童教育、报时催醒、电话接听等各种家务劳动，不 仅是一项极具应用前景的高新技术行业，而且也是智能机器人目前研究的一个重 要热点。另一方面，世界各国的老龄化问题也更进一步地加剧了对智能型家庭服 务机器人的需求。例如，目前在加拿大已有3，800，000 以上人的年龄超过65 岁，在德国超过82，000，000 人的年龄在60 岁以上，分别占该国人口的12. 43% 和22%，而且近年来还有加重趋势。在中国专家预言到2010 年中国独生子女和老龄化问题将更加严重。国际上较早开展安防机器人研究的是美国与前苏联，稍后，英国、日本、法国、德国等国家也纷纷开始研究该类技术。我国大约有30 家左右的高等院校和研究院在从事各类机器人的研究工作，在40 多年来，已在
上海应用技术学院Shanghai Institute of Technology 组长：王文博 组员：严格，熊祚强 指导教师：周文 项目工期：2014年6月10日——2015年6月15日
摘要：本项目研发智能家庭监督机器人是基于智能手机平台之下所应用的， 在借助于ug三维建模设计，机械设计以传动设计，及嵌入式硬件的插入，成功地实现了人远距离分身控制并监督家庭情况，能够随时随地掌握家庭环境的变化，为家庭安全的保障提供了基础，并且解决了目前市场家政机器人价格昂贵的现象。 前言: 随着物联网，智能家居以及智能手机的兴起，针对国内的市场环境， 本项目研发出的一系列四款智能家庭服务机器人，本项目研发的机器人管家是一种远程交互型机器人家政机器人采用低功耗WIFI技术连接互联网及手机终端通过强大智能手机及网络云服务器的数据计算处理能力对机器人进行智能化控制，从而降低了机器人的所需硬件成本，使得家政机器人能被国内消费者所接受。此机器人装配了红外，433射频的家电控制系统，实现了远程家电控制功能，并解决了目前智能家居家电设备接口协议不统一，传统家电难以兼容的问题。此外，机器人本身留有各种传感器接口，通过采用本项目研发的红外热式，温湿度，甲醛以及PM2.5传感器机器人能够实现远程家庭环境监控，家居安防的功能。能够解决目前家庭服务类机器人依赖进口，售价高昂的市场现状。 正文：（建模方面）
如上图所示，主观三视图，以及大致轮廓视图，外观视图上采取了全新的外观设计，底部以正六棱柱作为底座，并且采用抽壳技术，扩大内部空间，方便内部嵌入传动系统，机械设计等等，并且为以后的硬件电子设施提供了空间基础，上部采用圆弧拉伸，同样扩大内部空间，便于齿轮，马达等传动设施插入，放手机的补位，采用加盖模式，内部设有弹簧等设施，加紧设备。具体如下： 一：底轮 底轮采用一般的轮胎设计，圆弧效果便于运动，轮胎表面加拉伸效果，增加抓地，增大摩擦，内部增加五角星设计，省材料， 增加美观 二：转向轮： 由于底面为正六棱柱，两个轮子不能稳定行走，并且转向不方便，故在底面加上两个可以自由旋转的转向轮，转向轮 采用平常滑板上的轮子，这样的轮，自由性比较大，可以随 意转向，而传统的车轮，自由性较低，两者互相结合，既可 以自由转向，又可以稳抓底面。建模设计上主要采用了草图 拉伸方式。 三：滚轴：
国为研发机构 Guowei Research and Develop Institute
目录：Catalog 1.前言 (2) 2.骨架 (3) 3.弹性关节 (4) 4.弹性体液压肌肉 (5) 5.液压驱动装置 (6) 6.自动化驱动系统 (7) 7.液压管路系统 (9) 8.凸轮步行足 (9) 9.高仿真眼球 (10) 10.坐姿驱动器 (10) 11.弹性体液压肌肉的制备 (11) 12.无机人类的产业构成与布局 (12) 13.研发团队与研发对象 (13) 14.无机人类与社会变革 (14) 15.附录 (16)
前言：这是一部关于类人机器人设计与制造的书，内容包括骨架结构，弹性关节，弹性体液压肌肉，电动液压驱动系统和人工智能及控制系统等。与工业机器人不同的是；类人机器人主要加入人类生存环境，制造精度远低于工业机器人和机械臂。既然是类人性质的产物，它的形体，重量，行为动作等设计严格遵照仿真原则。此书的基本目的是促生无机人类的诞生，将自然人类从方方面面解放出来。 当今工业机器人的成熟技术派生出来的仿真机器人和机器狗已经达到相当的制造与控制水准。但始终不能脱离传统的机械设计理念和材料应用，原因不外乎基础学科教育内容一致性的制约。但制约并非绝对；日本和美国的性别仿真机器人开辟了新的方向，尽管其内核依然停留在机器狗的钢铁结构设计思路范畴。 《国为研发机构》主要宗旨是重点研发刚体和柔性或弹性体材料的结合应用。根据长期的调查研究发现此类设计与应用相对稀缺，主要原因是理想的柔性和弹性体材料在市场上的出现较晚，早期品种和性能远落后于当下。另外专业的教学研究几乎没有涉及。从机会方面讲；轻质的仿真机器人正逢时机。 本书内容将延续并推进新方向上的仿真机器人的设计和制造，作者力求努力提供新的创意，从而引出繁花似锦的不分地域的更多无机人类品种。
安防监控系统设计方案 方案一：安防监控系统设计方案 家，是心休息的驿站；我们欢笑着出门、归来。 然而，有太多的意外，盗窃、火灾......使家里的笑声不再。为家多设一层防范，家人则多一份安心！ 方案简述： 此方案是针对独栋别墅个性设计的，从业主安全、全面、稳定的需求角 度出发，对此视频监控系统方案进行设计。 本套视频监控系统设计方案能为您解决以下问题： 1、录相能清晰的录下犯罪分子的相貌和犯罪过程，为警方破案提供关键资料。 2、远程监控主人随时随地可以通过电脑查看家中情况，了解家中老人、小孩的活动情况。（需额外开通远程服务项目） 本系统主要由前端设备、传输设备以及后端录像等相关设备组成。 系统设备选型： 1、阵列红外防水一体化摄像机 品牌：威康 产品型号：VK-6150 产品介绍： 此款阵列红外一体摄像机采用最新激光阵列设计，内置高亮度阵列红外灯，内置广角红外镜头6mm（镜头可选）。 红外灯有效距离50-60米 2、嵌入式网络硬盘录像机 品牌：浙江大华 型号：DH-DVR0804HF-A
产品介绍： DH-DVR0804HF-A网络硬盘录像机是浙江大华自主研发的最新款高性价比网络硬盘录像机。它融合了多项IT高新技术，如视频编解码技术、嵌入式系统技术、存储技术和网络技术等。 DH-DVR0804HF-A网络硬盘录像机可作为DVR进行本地独立工作，也可联网组成一个强大的安全防范系统。在酒店、家庭、超市、商铺等安防领域广泛应用。 主要特性： 第一、九通道支持8CIF实时编码，其余通道支持CIF编码； 支持预览图像与回放图像的电子放大；不同通道可设定不同的录像保存周期；支持NTP （网络校时）、SADP（自动搜索IP地址）、DHCP（动态主机配置协议）等网络协议。 注意：建议使用监控专用硬盘进行数据存储 系统功能特点： 1、设计科学，功能全面，能满足客户全方位需求 2、高品质产品保证，系统高可靠性。 我们选择产品的质量在同类产品中可靠性较高，如我们选择的摄像机，对主板等其它元器件的要求就非常严格。 就连线材的选择，我们都力求严把质量关 A：视频线 B：电源线 3、性能稳定、使用寿命长、低误报， 我们公司所采用的所有产品设备和零部件，都有可靠的生产基地，确保客户使用高性价比的产品和系统。 我们坚信这样设计完善的视频监控系统能为您提供更加放心、安心的生活服务，使您充分享受娱乐休闲时光，免去您的后顾之忧！ 方案二：安防监控系统设计方案 一、前言