江苏师范大学连云港校区海洋港口学院
课程设计说明书
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摘要
轮式移动机器人是机器人家族中的一个重要的分支，也是进一步扩展机器人应用领域的重要研究发展方向。自上世纪九十年代以来，人们广泛开展了对机器人移动功能的研制和开发，为适应各种工作环境的不同要求而开发出各种移动机构。其中全方位轮可以实现高精确定位、原地调整姿态和二维平面上任意连续轨迹的运动，具有一般的轮式移动机构无法取代的独特特性，对于研究移动机器人的自由行走具有重要愈义。
本文主要是介绍了技术较为成熟的麦克纳姆全方位轮的运动原理结构，分析了由四个麦克纳姆轮全方位轮组成的全向移动机构的运动协调原理。并将其运用到轮腿复合式的机器人身上，使机器人移动能力更强。设计的主要方面包括（1）移动方式的选择；（2）机器人结构的设计；（3）机器人移动原理的分析；（4）对移动机器人控制系统的简单设计。
关键词: 轮式移动机器人，轮腿复合式，四足
目录
摘要 (1)
1 移动机器人技术发展概况 (1)
1.1 机器人研究意义及应用领域 (1)
1.1.1 机器人的研究意义 (1)
1.1.2 机器人的应用领域 (2)
1.2 移动机器人的发展概况 (2)
1.2.1 移动机器人的国内发展概况 (2)
1.2.2 移动机器人的国外发展概况 (3)
2 轮式移动机器人的结构设计 (5)
2.1轮式移动机器人系统结构 (5)
2.1.1移动方式的选择 (6)
2.1.2机器人移动原理构想 (6)
2.1.3机器人轮子的选择 (7)
2.1.4机器人腿部结构的设计 (8)
2.2轮式移动机器人主要结构 (9)
3 轮式移动机器人的控制系统 (9)
3.1 控制系统硬件选型与配置 (10)
3.1.1 驱动电机的选型 (10)
3.1.2 伺服电机的选型 (11)
3.1.3 轮毂电机的选型 (11)
3.2 轮式移动机器人控制系统框架 (14)
4 结论和总结 (17)
5 致谢 (19)
参考文献 (20)
1 移动机器人技术发展概况
1.1 机器人研究意义及应用领域
随着科学技术的发展，人类的研究活动领域已由陆地扩展到海底和空间。利用移动机器人进行空间探测和开发，己成为21世纪世界各主要科技发达国家开发空间资源的主要手段之一。研究和发展月球探测移动机器人技术，对包括移动机器人在内的相关前沿技术的研究将产生巨大的推动作用。
1.1.1 机器人的研究意义
“机器人产业在二十一世纪将成为和汽车、电脑并驾齐驱的主干产业。”从庞大的工业机器人到微观的纳米机器人，从代表尖端技术的仿人型机器人到孩子们喜爱的宠物机器人，机器人正在日益走近我们的生活，成为人类最亲密的伙伴。机器人技术和产业化在中国具有一定的现实基础和广阔的市场前景。
机器人研究以科技含量高、学科跨度宽、参与面广和展示性强等特点在国际上有着很强的影响力。它涉及人工智能、图像处理、通讯传感、精密机构和自动控制等多领域的前沿研究和技术集成。目前已经形成了一个国际联盟的人工智能和机器人项目开发目标，被世界各国科研机构和众多高等院校所重视。全球化的机器人产业市场也给商家带来了丰厚的利润回报。国内的教育和科研机构也日益关注机器人事业的发展，有关科研工作在深度和规模上逐渐提高，清华大学、中国科技大学等著名高校基本形成了完整的课程体系，对推动高校的科技创新和产学研一体化产生了积极作用，也为提高我国在机器人领域的国际地位作出了积极贡献。
开展机器人研究和参与各项竞赛活动，旨在进一步加强未成年人思想道德教育，提高广大青少年的科学素养，发展自身潜能，引导更多的大中小学生关注科技、热爱科技、走进科技，涌现出更多的未来科学家和未来工程师。在积极推进基础教育和高等教育改革的过程中，渗透科学技术教育，努力培养大中小学学生的实践能力和创新精神，造就适应21 世纪全球科技、经济发展需要的新一代。
机器人研究不但能吸引一大批电子信息产业制造商、销售商、金融投资机构和技术服务机构提供产品和服务，而且还促进了知名科研机构、高等院校与高科
技企业的合作交流，共同发展。通过大赛期间举办学术研讨等活动，众多专家学者齐聚一堂，探讨我国自动化技术和信息技术的发展趋势，为推动产业发展出谋献策，领衔助跑。
1.1.2 机器人的应用领域
随着科学技术的发展，人类的研究活动领域已由陆地扩展到海底和空间。利用移动机器人进行空间探测和开发，己成为21世纪世界各主要科技发达国家开发空间资源的主要手段之一。研究和发展月球探测移动机器人技术，对包括移动机器人在内的相关前沿技术的研究将产生巨大的推动作用。
移动机器人是一种能够通过传感器感知外界环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标的自主运动，从而完成一定作业功能的机器人系统。近年来，由于移动机器人在工业、农业、医学、航天和人类生活的各个方面显示了越来越广泛的应用前景，使得它成为了国际机器人学的研究热点。20世纪90年代以来，以研制高水平的环境信息传感器和信息处理技术，高适应性的移动机器人控制技术，真实环境下的规划技术为标志，开展了移动机器人更高层次的研究。目前，移动机器人特别是自主机器人已成为机器人技术中一个于分活跃的研究领域[1]。
1.2 移动机器人的发展概况
1.2.1 移动机器人的国内发展概况
机器人技术的发展从无到有，从低级到高级，随着科学技术的进步而不断深入发展。移动式机器人特别是自主式移动机器人已成为机器人研究领域的中心之一。
移动式机器人的研究现状主要体现在四个方面。一是机器人的体系结构。目前根据实现机器人感知、决策、行为等功能的不同分为分层递阶结构、行为系统、黑板系统三种体系结构。二是信息感知，这主要来源于传感器。目前移动式机器人主要使用的传感器有声纳、红外、激光扫描、摄像机和陀螺等，主要采用多传感器融合的技术来获得信息。三是移动机器人的控制。目前移动式机器人主要应用基于机器人几何中心或轮轴线中心的时间微分方程的运动学模型建模，应用推算航行法与外部传感器获得的信息进行融合的方式定位，利用神经网络的学习和容错能力对移动式机器人控制和基于规则的模糊控制机器人运动。四是路径规
划，这是导致机器人能否实现最终目标的关键。根据规划时所利用的信息的不同路径规划可分为基于模型的规划和基于情形的规划。
移动式机器人的未来是朝着智能化，情感化发展的，影响移动式机器人发展的主要因素有：导航与定位，多传感器信息的融合，多机器人协调与控制策略等。中国与国外相比，目前还存在一定的差距，虽然掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，但可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。中国的智能机器人和特种机器人也取得了不少成果。但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步。随着社会文明程度的提高，对机器人的要求也会越来越高。中国要做好充分的准备迎接新的技术挑战。
1.2.2 移动机器人的国外发展概况
美国国家科学委员会曾预言 : “ 20 世纪的核心武器是坦克 ,21 世纪的核心武器是无人作战系统 , 其中2000 年以后遥控地面无人作战系统将连续装备部队 ,并走向战场”。为此 , 从 80 年代开始 , 美国国防高级研究计划局(DARPA) 专门立项 , 制定了地面天人作战平台的战略计划。从此 , 在全世界掀开了全面研究室外移动机器人的序幕 , 如 DARPA 的“战略计算机”计划中的自主地面车辆 (ALV) 计划 (1983 — 1990) , 能源部制订的为期 10 年的机器人和智能系统计划 (RIPS) (1986 —1995) , 以及后来的空间机器人计划 ; 日本通产省组织的极限环境下作业的机器人计划 ; 欧洲尤里卡中的机器人计划等。
初期的研究 , 主要从学术角度研究室外机器人的体系结构和信息处理 , 并建立实验系统进行验证。虽然由于 80 年代对机器人的智能行为期望过高 , 导致室外机器人的研究未达到预期的效果 , 但却带动了相关技术的发展 , 为探讨人类研制智能机器人的途径积累了经验 , 同时 , 也推动了其它国家对移动机器人的研究与开发。进入 90 年代 , 随着技术的进步 , 移动机器人开始在更现实的基础上 , 开拓各个应用领域 , 向实用化进军。
由美国 NASA 资助研制的“丹蒂 II ”八足行走机器人 , 是一个能提供
移动机器人定位--传感器和技术 摘要 确切的了解车辆的位置是移动机器人应用的一个基本问题。在寻找解决方案时，研究人员和工程师们已经开发出不同的移动机器人定位系统、传感器以及技术。本文综述了移动机器人定位相关技术，总结了七种定位系统：1.里程法；2.惯性导航；3.磁罗盘；4.主动引导； 5.全球定位系统； 6.地标式导航和 7.模型匹配。讨论了各自的特点，并给出了现有技术的例子。 移动机器人导航技术正在蓬勃发展，正在开发更多的系统和概念。因为这个原因，本文给出的各种例子只代表各自的种类，不表示作者的倾向。在文献上可以发现许多巧妙的方法，只是限于篇幅，本文不能引用。 1。介绍 摘要概述了该技术在传感器、系统、方法和技术的目标，就是在一个移动机器人的工作环境中被找到。在测量文献中讨论这个问题，很明显，不同方法的基准比较是困难的，因为缺乏公认的测试标准和规的比较。使用的研究平台大不相同，用于不同的方法的关键假设也大不相同。再进一步，困难源自事实上不同的系统是处在其发展的不同阶段。例如，一个系统已经可以商业化；而另一个系统，也许有更好的性能，却只能实验室条件下作有限的测试。正是由于这些原因，我们一般避免比较甚至判断不同系统或技术的表现。在这篇文章里，我们也不考虑自动引导车(AGV)。AGV使用磁带、地下的引导线、或地面上的彩色条纹在作引导。这些小车不能自由设计路径，不能改变自己的道路，那样它们无法响应外部传感器输入（如避障）。然而，感兴趣的读者可能会在[Everett, 1995]找到AGV引导技术调查。 也许最重要的移动机器人定位文献的阅读结果，正是到目前为止，并没有真正完美的解决问题的方案。许多局部的解决办法大致分为两组：绝对的和相对的位置测量。因为缺乏一种完善的方法，开发移动机器人通常结合两种方法，从每个小组选一个方法。这些方法可以进一步分为以下七类: I：相对位置的测量（也称为Dead-reckoning） 1。里程法 2。惯性导航 II：绝对位置测量（基于参考的系统） 3。磁罗盘 4。主动发射引导 5。全球定位系统 6。地标式导航 7。模型匹配
移动机器人项目申请报告 规划设计 / 投资分析
移动机器人项目申请报告 该移动机器人项目计划总投资9194.06万元，其中：固定资产投资6187.47万元，占项目总投资的67.30%；流动资金3006.59万元，占项目 总投资的32.70%。 达产年营业收入20695.00万元，总成本费用15688.95万元，税金及 附加168.15万元，利润总额5006.05万元，利税总额5864.69万元，税后 净利润3754.54万元，达产年纳税总额2110.15万元；达产年投资利润率54.45%，投资利税率63.79%，投资回报率40.84%，全部投资回收期3.95年，提供就业职位419个。 坚持节能降耗的原则。努力做到合理利用能源和节约能源，根据项目 建设地的地理位置、地形、地势、气象、交通运输等条件及“保护生态环境、节约土地资源”的原则进行布置，做到工艺流程顺畅、物料管线短捷、公用工程设施集中布置，节约资源提高资源利用率，做好节能减排；从而 实现节省项目投资和降低经营能耗之目的。 汽车工业、3C电子、烟草行业、物流行业是移动机器人应用最为广泛 的几个行业，市场前景广阔。截止至2017年，我国移动机器人产量为 12090台，占工业机器人比重9.2%。而国产移动机器人需求量快速增长，
2017年我国移动机器人销量达到了12900台，同比增加87.2%。这进一步刺激了移动机器人的进口和海外需求。 ......
移动机器人项目申请报告目录 第一章申报单位及项目概况 一、项目申报单位概况 二、项目概况 第二章发展规划、产业政策和行业准入分析 一、发展规划分析 二、产业政策分析 三、行业准入分析 第三章资源开发及综合利用分析 一、资源开发方案。 二、资源利用方案 三、资源节约措施 第四章节能方案分析 一、用能标准和节能规范。 二、能耗状况和能耗指标分析 三、节能措施和节能效果分析 第五章建设用地、征地拆迁及移民安置分析 一、项目选址及用地方案
轮式移动机器人的结构设计 摘要：随着机器人技术在外星探索、野外考察、军事、安全等全新的领域得到日益广泛的采用，机器人技术由室内走向室外，由固定、人工的环境走向移动、非人工的环境。本课题是机器人设计的基本环节，能够为后续关于机器人的研究提供有价值的平台参考和有用的思路。 本文介绍了已有的机器人移动平台的发展现状和趋势，分析操作手臂常用 的结构和工作原理，根据选定的方案对带有机械臂的全方位移动机器人进行本 体设计，包括全方位车轮旋转机构的设计、车轮转向机构的设计和机器人操作 臂的设计。要求全方位移动机构转向、移动灵活，可以快速、有效的到达指定 地点；机械臂操作范围广、运动灵活、结构简单紧凑且尺寸小，可以快速、准 确的完成指定工作。设计完成后要分析全方位移动机构的性能，为后续的研究 提供可靠的参考和依据。 关键字：机器人移动平台操作臂简单快速准确
Structure design of wheeled mobile robots Abstract:with the robot technology in an alien exploration, field survey, military and security new areas to be increasingly widely adopted, robot technology by indoor, outdoor by fixed, to move towards artificial environment, the artificial environment. This topic is the basic link, robot design for the follow-up about robots can provide valuable reference and useful ideas platform. This article summarizes the existing robot mobile platform development status and trends of operating the arm structure and principle of common, According to the selected scheme of mechanical arm with ontology omni-directional mobile robots designed, including the design of all-round wheel rotating mechanism, wheel steering mechanism of design and the design of robot manipulator. Request to change direction, move the omni-directional mobile institution, can quickly and effectively flexible the reaches the specified location; Mechanical arm operation scope, sports flexible, simple and compact structure and size is small, can quickly and accurately completed tasks. The design is completed to analyze the performance of the omni-directional mobile institutions for subsequent research, provide reliable reference and basis. Keywords: Robot mobile platform manipulator simple accurate and quick
毕业设计(论文)外文 资料翻译 系部：机械工程 专业：机械工程及自动化 姓名： 学号： 外文出处：Control and (用外文写) Robotics(CRB) Technical Report 附件：1.外文资料翻译译文；2.外文原文。
附件1：外文资料翻译译文 轮式移动机器人的导航与控制 摘要：本文研究了把几种具有导航功能的方法运用于不同的控制器开发，以实现在一个已知障碍物前面控制一个开环系统（例如：轮式移动机器人）执行任务。第一种方法是基于三维坐标路径规划的控制方法。具有导航功能的控制器在自由配置的空间中生成一条从初始位置到目标位置的路径。位移控制器控制移动机器人沿设置的路径运动并停止在目标位置。第二种方法是基于二维坐标路径规划的控制方法。在二维平面坐标系中建立导航函数，基于这种导航函数设计的微控制器是渐进收敛控制系统。仿真结果被用来说明第二种控制方法的性能。 1介绍
很多研究者已经提出不同算法以解决在障碍物杂乱的环境下机器人的运动控制问题。对与建立无碰撞路径和传统的路径规划算法，参考文献[19]的第一章第九部分中提供了的全面总结。从Khatib在参考文献[13]的开创性工作以来，很显然控制机器人在已知障碍物下执行任务的主流方法之一依然是构建和应用位函数。总之，位函数能够提供机器人工作空间、障碍位置和目标的位场。在参考文献[19]中提供对于位函数的全面研究。应用位函数的一个问题是局部极小化的情况可能发生以至于机器人无法到达目标位置。不少研究人士提出了解决局部极小化错误的方法（例如参考文献[2], [3],[5], [14], [25]）。其中Koditschek 在参考文献[16]中提供了一种解决局部极小化错误的方法，那是通过基于一种特殊的位函数的完整系统构建导航函数，此函数有精确的数学结构，它能够保证存在唯一最小值。 在针对标准的 (完整的)系统的先前的结果的影响下, 面对更多的具有挑战性的非完整系统，越来越多的研究集中于位函数方法的发展(例如.,机器人)。例如, Laumond 等人 [18] 用几何路线策划器构建了一条忽略机器人非完全约束 的无障碍路线, 然后把几何线路分成更短的线路来满足非完全限制,然后应用最佳路线来减少路程。在 [10] 和 [11]中, Guldner 等人使用间断变化的模式控制器迫使机器人的位置沿着位函数的负倾斜度变动，及其定位与负倾斜度一致。在[1], [15], 和 [21]中,持续的位场控制器也保证了位函数的负倾斜度的位置追踪和定位追踪。在[9]中，面对目标因为周边的障碍物而不能达到这一情况时，Ge和Cui 最近提出一种新的排斥的位函数的方法来解决这一问题。在 [23]和[24]中, Tanner 等人采用[22] 中提出的导航函数研究和偶极位场概念为一个 不完全移动操纵器建立导航函数控制器。特别是, [23] 和 [24] 中的结果使用了间断控制器来追踪导航函数的负倾斜度, 在此过程中，一个不平坦的偶极位场使得机器人按照预想的定位拐入目标位置。 本文介绍了为不完全系统达到导航目标的两种不同的方法。在第一个方法中, 产生了一个三维空间似导航函数的预想的轨道，它接近于机器人自由配置空间上的唯一最小值的目标位置和定位。然后利用连续控制结构使机器人沿着这条路线走，在目标位置和定位点停下(例如,控制器解决一体化的追踪和调节问题)。这种方法特别的地方是机器人根据预想的定位到达目标位置，而不需要像许多先前
申请编号： 入选编号： 上海市研究生创新创业能力培养计划项目申请书 项目名称：智能跟随机器人 所在高校： 申请部门负责人： 申请部门负责人职务、职称： 上海市大学生科技创业基金会制表 填表日期：年月日
填表说明 一、填写本申请书前，应仔细阅读《上海市研究生创新创业能力培养计划管理办 法》、《关于开展2017年上海市研究生创新创业能力培养计划申报工作的通知》等有关文件，务必实事求是地填写。 二、本申请书作为上海市研究生创新创业能力培养计划评审入选与培养创业项目 存档备查之用，用A4纸打印，使用骑马钉左侧装订，封面之上不得另加其他封面。申请单位须在规定时间内将本申请书一式2份及表格电子版光盘报送上海市大学生科技创业基金会。 三、研究生申请书须经研究生教育管理单位（部门）审核，本科生申请书须经创 业基金会分会审核，签署明确意见并加盖公章后方可上报。 四、部分栏目填写说明： 1.封面上“申请编号”、“入选编号”由创业基金会填写。 2.学科门类名称、学科名称及其代码按照国务院学位委员会颁布的《学位授 予和人才培养学科目录（2011年）》填写。 3.本表中涉及的人员均指人事关系隶属本单位的在编人员，兼职人员不计在 内。除学术带头人简况外，表中涉及的成果（论文、专著、专利、科研奖项、教学成果等）指本学科人员署名本单位获得的成果，凡署名其他单位所获得的成果不填写、不统计。 4.封面“申请部门负责人”一般应为高校研究生教育管理部门或者分会负责 人；申请内容中的“项目申请人”应为申请培训的研究生或本科生，项目团队成员不超过5人。 5.本表填写内容不涉及国家秘密并可公开。 6.本申请书所有信息必须全部填写，空白处请一律填“无”。
江苏师范大学连云港校区海洋港口学院 课程设计说明书 课程名称 专业班级 学号姓名 指导教师
年月日
摘要 轮式移动机器人是机器人家族中的一个重要的分支，也是进一步扩展机器人应用领域的重要研究发展方向。自上世纪九十年代以来，人们广泛开展了对机器人移动功能的研制和开发，为适应各种工作环境的不同要求而开发出各种移动机构。其中全方位轮可以实现高精确定位、原地调整姿态和二维平面上任意连续轨迹的运动，具有一般的轮式移动机构无法取代的独特特性，对于研究移动机器人的自由行走具有重要愈义。 本文主要是介绍了技术较为成熟的麦克纳姆全方位轮的运动原理结构，分析了由四个麦克纳姆轮全方位轮组成的全向移动机构的运动协调原理。并将其运用到轮腿复合式的机器人身上，使机器人移动能力更强。设计的主要方面包括（1）移动方式的选择；（2）机器人结构的设计；（3）机器人移动原理的分析；（4）对移动机器人控制系统的简单设计。 关键词: 轮式移动机器人，轮腿复合式，四足
目录 摘要 (1) 1 移动机器人技术发展概况 (1) 1.1 机器人研究意义及应用领域 (1) 1.1.1 机器人的研究意义 (1) 1.1.2 机器人的应用领域 (2) 1.2 移动机器人的发展概况 (2) 1.2.1 移动机器人的国内发展概况 (3) 1.2.2 移动机器人的国外发展概况 (4) 2 轮式移动机器人的结构设计 (7) 2.1轮式移动机器人系统结构 (7) 2.1.1移动方式的选择 (7) 2.1.2机器人移动原理构想 (8) 2.1.3机器人轮子的选择 (9) 2.1.4机器人腿部结构的设计 (10) 2.2轮式移动机器人主要结构 (11) 3 轮式移动机器人的控制系统 (12) 3.1 控制系统硬件选型与配置 (12) 3.1.1 驱动电机的选型 (12)
附件4 第一届全国技能大赛世赛项目“移动机器人” 全国机械行业选拔赛技术规程 2020年8月编制
目录 一、项目简介 (1) （一）项目描述 (1) （二）考核目的 (1) （三）相关文件 (1) 二、选手具备的能力 (2) 基本要求 (2) 三、竞赛项目 (4) （一）竞赛模块 (4) （二）命题方式 (5) （三）考核次数及地点安排 (5) （四）竞赛样题 (6) （五）比赛日程 (12) 四、评分标准 (13) （一）裁判组成 (13) （二）评分流程说明 (13) （三）统分方法 (14) 五、竞赛相关设施设备 (16) （一）场地设备 (16) （二）选手自备的设备和工具 (16) （三）场地禁止自带使用的设备和材料 (16) （四）竞赛用机器人 (17) 六、项目特别规定 (18) （一）设备规定 (18) （二）其他要求 (18) 七、赛场布局要求 (18) （一）场地及物资 (18) （二）竞赛场地和场地物品 (19) 八、健康安全和绿色环保 (19)
（一）选手安全防护要求 (19) （二）赛事安全要求 (20) 九、赛场要求 (20) 十、绿色环保 (20) 附录1场地图 (21) 附录2场地清单 (33) 附录3场地元素 (34) 附录4条形码 (36) 附录530个任务 (44)
一、项目简介 本文件是第一届全国技能大赛世赛项目全国机械行业选拔赛移动机器人项目选拔赛技术文件，主要说明考核思路与相关实施细节，正式考核内容及要求均参考第45届世界技能大赛移动机器人项目技术文件和竞赛实际情况结合进行实施。 （一）项目描述 移动机器人赛项是一个以解决方案为导向的综合性项目。随着自动化控制、人工智能等技术领域的快速发展，机器人的性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，产业规模迅速扩大，对从业者的要求也不断提高。需要在短时间内针对特定的问题，通过仔细与客户沟通，获得相关需求、按照流程建立原型样机并展示。 因此，该项目的选手需要根据题目的要求，设计、维护、开发不同移动机器人本体及应用，充分挖掘移动机器人潜力。 （二）考核目的 参照第45届世界技能大赛移动机器人项目技术文件，在考核选手工作组织和管理、沟通与人际交往能力、设计、原型搭建、编程、测试与调整、任务与演示方面能力。旨在选拨出全国机械行业中综合能力最优秀的队伍。 （三）相关文件 本技术文件参考第45届世界技能大赛移动机器人项目技术文件，以及选拔赛竞赛技术工作文件、移动机器人项目技术规则与往届世界技能大赛移动机器人项目相关文件组织编制，主要关联文件如下：
毕业设计（论文）开题报告 题目轮式移动机器人的结构设计 专业名称机械设计制造及其自动化 班级学号 学生姓名 指导教师 填表日期2011 年 3 月 1 日
一、毕业设计（论文）依据及研究意义： 随着机器人技术在外星探索、野外考察、军事、安全等全新的领域得到日益广泛的采用，机器人技术由室内走向室外，由固定、人工的环境走向移动、非人工的环境。移动机器人已经成为机器人研究领域的一个重要分支。在军事、危险操作和服务业等许多场合得到应用，需要机器人以无线方式实时接受控制命令，以期望的速度、方向和轨迹灵活自如地移动。其中轮式机器人由于具有机构简单、活动灵活等特点尤为受到青睐。按照移动特性又可将移动机器人分为非全方位和全方位两种。而轮式移动机构的类型也很多，对于一般的轮式移动机构，都不能进行任意的定位和定向，而全方位移动机构则可以利用车轮所具有的定位和定向功能，实现可在二维平面上从当前位置向任意方向运动而不需要车体改变姿态，在某些场合有明显的优越性；如在较狭窄或拥挤的场所工作时，全方位移动机构因其回转半径为零而可以灵活自由地穿行。另外，在许多需要精确定位和高精度轨迹跟踪的时候，全方位移动机构可以对自己的位置进行细微的调整。由于全方位轮移动机构具有一般轮式移动机构无法取代的独特特性，对于研究移动机器人的自由行走具有重要意义，成为机器人移动机构的发展趋势。基于以上所述，本文从普遍应用出发，设计一种带有机械手臂的全方位运动机器人平台，该平台能够沿任何方向运动，运动灵活，机械手臂使之能够执行预定的操作。本文是机器人设计的基本环节，能够为后续关于机器人的研究提供有价值的平台参考和有用的思路。 二、国内外研究概况及发展趋势 2.1 国外全方位移动机器人的研究现状 国外很多研究机构开展了全方位移动机器人的研制工作，在车轮设计制造，机器人上轮子的配置方案，以及机器人的运动学分析等方面，进行了广泛的研究，形成了许多具有不同特色的移动机器人产品。这方面日本、美国和德国处于领先地位。八十年代初期，美国在DARPA的支持下，卡内基·梅隆大学（Carnegie Mellon university,CUM）、斯坦福（Stanford）和麻省理工（Massachusetts Institute of Technology,MIT）等院校开展了自主移动车辆的研究，NASA下属的Jet Propulsion Laboratery(JPL)也开展了这方面的研究。CMU机器人研究所研制的Navlab-1和Navlab-5系列机器人代表了室外移动机器人的发展方向。德国联邦国防大学和奔驰公司于二十世纪九十年代研制成VaMoRs-P移动机器人。其车体采用奔驰500轿车。传感器系统包括：4个小型彩色CCD摄像机，构成两 组主动式双目视觉系统；3个惯性线性加速度计和角度变化传感器。SONY公司1999年推
一、毕业设计（论文）依据及研究意义： 随着机器人技术在外星探索、野外考察、军事、安全等全新的领域得到日益广泛的采用，机器人技术由室内走向室外，由固定、人工的环境走向移动、非人工的环境。移动机器人已经成为机器人研究领域的一个重要分支。在军事、危险操作和服务业等许多场合得到应用，需要机器人以无线方式实时接受控制命令，以期望的速度、方向和轨迹灵活自如地移动。其中轮式机器人由于具有机构简单、活动灵活等特点尤为受到青睐。按照移动特性又可将移动机器人分为非全方位和全方位两种。而轮式移动机构的类型也很多，对于一般的轮式移动机构，都不能进行任意的定位和定向，而全方位移动机构则可以利用车轮所具有的定位和定向功能，实现可在二维平面上从当前位置向任意方向运动而不需要车体改变姿态，在某些场合有明显的优越性；如在较狭窄或拥挤的场所工作时，全方位移动机构因其回转半径为零而可以灵活自由地穿行。另外，在许多需要精确定位和高精度轨迹跟踪的时候，全方位移动机构可以对自己的位置进行细微的调整。由于全方位轮移动机构具有一般轮式移动机构无法取代的独特特性，对于研究移动机器人的自由行走具有重要意义，成为机器人移动机构的发展趋势。基于以上所述，本文从普遍应用出发，设计一种带有机械手臂的全方位运动机器人平台，该平台能够沿任何方向运动，运动灵活，机械手臂使之能够执行预定的操作。本文是机器人设计的基本环节，能够为后续关于机器人的研究提供有价值的平台参考和有用的思路。 二、国内外研究概况及发展趋势 2.1 国外全方位移动机器人的研究现状 国外很多研究机构开展了全方位移动机器人的研制工作，在车轮设计制造，机器人上轮子的配置方案，以及机器人的运动学分析等方面，进行了广泛的研究，形成了许多具有不同特色的移动机器人产品。这方面日本、美国和德国处于领先地位。八十年代初期，美国在DARPA的支持下，卡内基·梅隆大学（Carnegie Mellon university,CUM）、斯坦福（Stanford）和麻省理工（Massachusetts Institute of Technology,MIT）等院校开展了自主移动车辆的研究，NASA下属的Jet Propulsion Laboratery(JPL)也开展了这方面的研究。CMU机器人研究所研制的Navlab-1和Navlab-5系列机器人代表了室外移动机器人的发展方向。德国联邦国防大学和奔驰公司于二十世纪九十年代研制成VaMoRs-P移动机器人。其车体采用奔驰500轿车。传感器系统包括：4个小型彩色CCD摄像机，构成两 组主动式双目视觉系统；3个惯性线性加速度计和角度变化传感器。SONY公司1999年推
第45届世界技能大赛移动机器人项目 山东省选拔赛 技术工作文件 2018年1月
目 录 1. 项目概述 (1) 1.1 技术描述 (1) 1.2 能力要求 (1) 1.3 选手需要掌握的知识 (1) 2. 裁判和选手 (2) 2.1 裁判长 (2) 2.2 裁判员 (2) 2.3 选手 (2) 3. 比赛的题目 (3) 3.1 试题 (3) 3.2 命题要素或内容 (3) 3.3 题目中的配分比例 (4) 4. 成绩评判方式 (5) 4.1 评判流程 (5) 4.2 裁判员在评判工作中的任务 (5) 4.3 裁判员在评判中的纪律和要求 (5) 5. 比赛所需软硬件 (5) 5.1 硬件设备 (5) 5.2 软件要求 (6) 6. 比赛过程 (6) 7. 比赛场地、物品 (7) 7.1 场地 (7) 7.2 家庭区域 (7) 7.3 操场区域 (7) 7.4 通道区域 (7) 附图 1 场地图 (8) 2 家庭区域 (9) 3 通道区域 (10) 4 沙地区域 (11) 5 二维码挂板 (12)
1.项目概述 1.1 技术描述 本项目选手是设计、 维护、开发移动机器人本体及应用，并可充分挖掘移动机器人潜力和利用移动机器人能力的人员。 1.2 能力要求 本项目选手应具备以下能力： 1.2.1需要前期与客户沟通能力，以了解详细的需求与规范； 1.2.2 需要工作组织以及自我管理能力； 1.2.3 需要沟通和人际交往等相关的协作能力； 1.2.4 需要提供方案和解决方案的能力； 1.2.5 需要解决技术挑战的创新和创造能力； 1.2.6 需要根据客户需求设计移动机器人的能力； 1.2.7 需要根据设计制造移动机器人的能力； 1.2.8 需要编程能力； 1.2.9 需要设计、装配和维护机械及电气装置的能力。 1.3 选手需要掌握的知识 本项目选手应掌握的基本知识： 1.3.1 机械系统设计和装配； 1.3.2 电气系统设计和装配； 1.3.3 电子系统设计和装配； 1.3.4 传感器选型和装配； 1.3.5 计算机编程； 1.3.6 成本效率设计、性价比核算、以及进行质量控制。
目录 目录 (1) 摘要 (2) 1.移动机器人技术发展概况 (3) 1.1机器人研究意义及应用领域 (3) 1.1.1机器人的研究意义 (3) 1.1.2 机器人的应用领域 (3) 1.2移动机器人的发展概况 (4) 1.2.1移动机器人的国内发展概况 (4) 1.2.2移动机器人的国外发展概况 (4) 2.轮式移动机器人的结构设计 (7) 2.1移动机器人的系统结构 (7) 2.2轮式移动机器人主要结构 (7) 3.轮式移动机器人的控制系统 (11) 3.1控制系统硬件选型与配置 (11) 3.1.1驱动电机的选型 (11) 3.1.2伺服电机的选型 (12) 3.1.3轮毂电机的选型 (13) 3.2轮式移动机器人控制系统框架 (15) 4.结论和总结 (17) 致谢 (18) 参考文献 (19) 附录 (21)
摘要 移动机器人是机器人家族中的一个重要的分支，也是进一步扩展机器人应用领域的重要研究发展方向。自上世纪九十年代以来，人们广泛开展了对机器人移动功能的研制和开发，为适应各种工作环境的不同要求而开发出各种移动机构。 论文内容包括四个部分：简要介绍了移动机器人研究现状、对所设计移动机器人系统进行了描述、视觉导航轮式移动机器人底层硬件设计和视觉轮式移动移动机器人的底层控制。 论文详细地介绍了移动机器人底层硬件系统元件的选型和原理电路图的设计。我们选用PIC16F877单片机作为下位机接收上位机传来的命令和产生驱动信号。步进电机的驱动电路采用两个步进电机驱动器-L298，驱动程序写入PIC16F877单片机，通过程序控制步进电机的转速和转向。采用Propel 设计了底层控制系统的原理图和PCB版图，采用Proteus进行程序和硬件系统的仿真。仿真结果表明：步进电机运行稳定、可靠性高，实现了对步进电机的预期控制。 关键词：移动机器人；运动控制；PIC16F877；步进电机
移动机器人控制系统的发展方向 摘要随着计算机技术、传感器技术的不断发展，对于机器人领域的发展具有一定的促进作用。而由于移动机器人具有能够自治与移动的特征，在机器人领域处于核心地位。在复杂、危险的环境中，移动机器人所发挥的作用是有目共睹的。对此，对当前国内外较为常见的移动机器人控制系统进行剖析，并在此基础上论述了该领域的未来发展方向。 【关键词】移动机器人控制系统发展方向 移动机器人属于能够自动执行工作任务的机器，不但能够按照事先编译的程序运行，同时人类还可对其指挥。当前主要被运用在生产业、建筑业以及航空航天领域，而该领域的发展情况直接关系到国家综合实力的提升速度，对此加强对移动机器人控制系统的发展情况，以及未来发展方向的研究势在必行。 1 国内外常见的移动机器人控制系统 相对于国内在移动机器人的研究状况，能够看出国外在该领域的研究是较早的，其中具有代表性的有Saphira、TeamBots以及ISR。而在国内方面，代表性的有OSMOR、ZJMR以及Agent。下面，便对较为常用的控制系统进行介绍：
1.1.1 Saphira控制系统 Saphira控制系统是移动机器人领域中最早的系统，是有SRI国际人工智能中心在1990年所研发的，此系统是基于本地感知空间的共享内存与黑板，来实现协调与通信进程。由于Saphira是采用C语言来进行开发的，同时支持Windows 与Unix系统，因此具有文档资料相对完整、系统资源占用少等特征。但是需注意的是，由于Saphira系统在定位方面无法达到当前的实际需求，因此运用是相对较少的。 1.1.2 TeamBots控制系统 本系统是基于Java包与Java应用程序而构建的，经过20余年的发展后，此系统截止到目前已经被运用到多种类型的机器人平台当中。除此之外，在适用的操作系统方面，其中具有代表性的有Windows、MacOS以及Linux等，因此其运用的范围是更加广泛的。 1.1.3 ISR控制系统 ISR是基于行为的控制模式，其中是有任务执行层、反映层以及推理层所构成的，是有CAS研究中心所研发的。其中，任务执行层的作用是执行推理层所传输的指令；反映层其中包含资源、控制器以及行为；推理层的功能是根据用户的指令来对决策进行制定。此外，ISR控制系统仅能够在Linux中进行操作，并且没有公开化使用。
移动机器人项目 可行性方案 规划设计/投资分析/产业运营
移动机器人项目可行性方案 汽车工业、3C电子、烟草行业、物流行业是移动机器人应用最为广泛 的几个行业，市场前景广阔。截止至2017年，我国移动机器人产量为 12090台，占工业机器人比重9.2%。而国产移动机器人需求量快速增长，2017年我国移动机器人销量达到了12900台，同比增加87.2%。这进一步 刺激了移动机器人的进口和海外需求。 该移动机器人项目计划总投资7471.02万元，其中：固定资产投资5708.49万元，占项目总投资的76.41%；流动资金1762.53万元，占项目 总投资的23.59%。 达产年营业收入11855.00万元，总成本费用9318.71万元，税金及附 加125.33万元，利润总额2536.29万元，利税总额3011.45万元，税后净 利润1902.22万元，达产年纳税总额1109.23万元；达产年投资利润率 33.95%，投资利税率40.31%，投资回报率25.46%，全部投资回收期5.43年，提供就业职位243个。 坚持节能降耗的原则。努力做到合理利用能源和节约能源，根据项目 建设地的地理位置、地形、地势、气象、交通运输等条件及“保护生态环境、节约土地资源”的原则进行布置，做到工艺流程顺畅、物料管线短捷、
公用工程设施集中布置，节约资源提高资源利用率，做好节能减排；从而实现节省项目投资和降低经营能耗之目的。 ......
移动机器人项目可行性方案目录 第一章申报单位及项目概况 一、项目申报单位概况 二、项目概况 第二章发展规划、产业政策和行业准入分析 一、发展规划分析 二、产业政策分析 三、行业准入分析 第三章资源开发及综合利用分析 一、资源开发方案。 二、资源利用方案 三、资源节约措施 第四章节能方案分析 一、用能标准和节能规范。 二、能耗状况和能耗指标分析 三、节能措施和节能效果分析 第五章建设用地、征地拆迁及移民安置分析 一、项目选址及用地方案
基于视觉导航的轮式移动机器人设计方案第一章移动机器人 §1.1移动机器人的研究历史 机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器)。1962年，美国Unimation公司的第一台机器人Unimate。在美国通用汽车公司(GM)投入使用，标志着第一代机器人的诞生。 智能移动机器人更加强调了机器人具有的移动能力，从而面临比固定式机器人更为复杂的不确定性环境，也增加了智能系统的设计复杂度。1968年到1972年间，美国斯坦福国际研究所(Stanford Research Institute, SRI)研制了移动式机器人Shaky,这是首台采用了人工智能学的移动机器人。Shaky具备一定人工智能，能够自主进行感知、环境建模、行为规划并执行任务(如寻找木箱并将其推到指定目的位置)。它装备了电视摄像机、三角法测距仪、碰撞传感器、驱动电机以及编码器，并通过无线通讯系统由二台计算机控制。当时计算机的体积庞大，但运算速度缓慢，导致Shaky往往需要数小时的时间来分析环境并规划行动路径。 1970年前联月球17号探测器把世界第一个无人驾驶的月球车送七月球，月球车行驶0.5公里，考察了8万平方米的月面。后来的月球车行驶37公里，向地球发回88幅月面全景图。在同一时代，美国喷气推进实验室也研制了月球车(Lunar rover),应用于行星探测的研究。采用了摄像机，激光测距仪以及触觉传感器。机器人能够把环境区分为可通行、不可通行以及未知等类型区域。 1973年到1979年，斯坦福大学人工智能实验室研制了CART移动机器人，CART可以自主地在办公室环境运行。CART每移动1米，就停下来通过摄像机的图片对环境进行分析，规划下一步的运行路径。由于当时计算机性能的限制，CART每一次规划都需要耗时约15分钟。CMU Rover由卡耐基梅隆大学机
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-
华中科技大学移动机器人项目申请书
OpenHW12开源硬件与嵌入式计算大赛 计划书 【机器人专题】 项目名称： 指导教师：xxx（职称电话邮箱） 项目组成员：xxx、xxx、xxx、xxx Xx大学xx系 Xx年xx月xx日
目录 1项目概述 (1) 1.1项目背景 (1) 1.2现有应用平台 (2) 1.3基于Zynq平台的移动机器人应用前景3 2项目技术基础 (4) 2.1飞思卡尔智能车大赛 (4) 2.1.1系统架构 (4) 2.1.2具体实现 (5) 2.2瑞萨智能车大赛 (6) 2.2.1系统架构 (7) 2.2.2具体实现 (9) 2.3第三届OpenHW开源硬件与嵌入式大赛9 2.3.1系统架构——软硬件协同设计 (10) 2.3.2具体实现 (12) 3混合实时移动机器人平台的设计 (15) 3.1项目简介 (15) 3.2系统结构 (15) 3.3具体设计效果 (18) 4参赛队人员信息 (23) 附录项目设计时间节点 (24)
1项目概述 1.1项目背景 移动机器人是一种在复杂环境下工作的，具有自行组织、自主运行、自主规划的智能机器人，融合了计算机技术、信息技术、通信技术、微电子技术和机器人技术等，是目前科学技术发展最活跃的领域之一。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展。根据应用领域的不同，移动机器人主要可以分为四类：工业机器人、服务机器人、军事机器人、探索机器人。 图错误！文档中没有指定样式的文字。.1 移动 机器人的应用 工业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一种机器。工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。日本EPSON公司生产的六轴机械手，可以完成高速度、高精度的拼装、搬运、传送等操作，
大学 毕业设计说明书题目：轮式移动机器人结构设计 专业：机械设计制造及其自动化学号： 姓名： 指导教师： 完成日期： 2012年5月30日
大学 毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目：轮式移动机器人结构设计 学号：姓名：专业：机械设计制造及其自动化指导教师：系主任： 一、主要内容及基本要求 1：了解轮式移动机器人的原理及其设计： 2：CAD绘图设计，要求A0图纸一张，总共达到两张A0。 3：说明书，要求6000字以上，要求内容完整，计算准确： 4：外文翻译3000字以上，要求语句通顺。 二、重点研究的问题 1：轮式移动机器人转向机构的设计： 2：轮式移动机器人电机的选型
三、进度安排 四、应收集的资料及主要参考文献 [1] 吕伟文.全方位轮移动机构的原理和应用[A].无锡职业技术学院学报,2005，615-17. [2] 赵东斌,易建强等.全方位移动机器人结构和运动分析[B].机器人,2003,9. [3] 李瑞峰,孙笛生,闫国荣等.移动式作业型智能服务机器人的研制[J].机器人技术与应 用,2003,1:27-29. [4] 杨树风.带有机械臂的全方位移动机器人的研制. 哈尔滨工业大学硕士毕业论文，2006. [5] 田宇,吴镇炜,柳长春.开放式三自由度全方位移动机器人实验平台[J].机器人,2002,24 （2）:102-106. [6] 闫国荣，张海兵.一种新型轮式全方位移动机构[J].哈尔滨工业大学学报，2001,33（6）:854-857. [7] 吕伟文.全方位移动机构的机构设计[A].无锡职业技术学院学报，2006.12：03-12. [8] 高光敏,张广新,王宇等.一种新型全方位轮式移动机器人的模型研究[A].长春工程学院学 报,2006,12. [9] 吴玉香，胡跃明.轮式移动机械臂的建模与仿真研究[B].计算机仿真，2006,1（05）. [10] 付宜利,徐贺,王树国.具有新型轮式走行部的移动机器人及其特性研究.高技术通信,2004,12. [11] 付宜利,李寒,徐贺等.轮式全方位移动机器人几种转向方式的研究.制造业自动化,2005,10:5-33. [12] 滕鹏,马履中,董学哲.具有冗余自由度的新型护理机械臂研究.机械设计与研究,2004,1:3-32. [13] 孔繁群，朱方国，周骥平.一种机械手关节联接结构的改进设计[B].机械制造与研究，2005,5:2-16. [14] 蔡自兴编著.机器人原理及其应用. 中南工业大学出版社，1988. [15] 吴广玉，姜复兴编.机器人工程导论.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1988. 大学