前言
油气管道输送是与铁路、公路、水运、航运并列的五大运输行业之一，长输油气管道作为一种特殊设备广泛应用于石油、石化、化工等工业领域以及城市燃气系统中，在国民经济中占有重要地位。随着“开发大西部”以及“西气东输”的战略指导方针，长输油气管道的数量在不断增加。由于历史原因，国内在役长输油气管道中部分管材制管质量较差，加上施工建设过程中存在部分焊接缺陷和涂层缺陷，这给管道的安全运行埋下隐患，即使部分投产验收合格的管道，在运行过程中也难免受到介质、温度、疲劳、腐蚀、局部载荷等因素影响，服役一段时间后产生缺陷或导致缺陷扩展，并可能最终发生失效，给人民生命财产、工业生产和社会稳定构成威胁。如何检测发现管道缺陷，事前对含缺陷管道进行评价和预测(含缺陷管道的剩余强度评价，含缺陷管道的剩余寿命预测)，确保在役油气长输管道安全可靠运行是目前世界各国普遍关注和迫切需要解决的重大课题[]1。
由于在前面所述的一般工业、石油天然气、军事装备等领域中，管道作为一种有效的物料输送手段而广泛应用。为提高管道的寿命、防止泄漏等事故的发生，就必须对管道进行有效的检测维护等。而目前管道检测和维护多采用管道机器人来进行。所谓管道机器人就是一种可沿管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器件如位置和姿态传感器、超声传感器、涡流传感器等以及操作机械如管道裂纹与管道接口焊接装置、防腐喷涂装置、操作手、喷枪、刷子等。在工作人员的遥控操纵或计算机控制下可在极其恶劣的环境中．能够完成一系列管道检测维修作业的机电一体化系统[]2。管道机器人可完成的管道作业有：生产、施工过程中的管道内外质量检测；管道内部清扫、抛光、焊接、喷涂等维护；对接焊缝的探伤、补口作业；旧管道腐蚀程度、破损情况检测和泄漏预报等等。
基于目前管道探伤机器人的研究现状，本课题主要研究目的是通过对管道X射线无损检测探伤机器人设计，及相关技术的查阅和应用，能够研制一台具有良好的弯道通过能力、视觉定位能力并能适应较长距离检测作业的实用样机。
1绪论
管道机器人在人类社会中已经迅速的漫延开来，这一切都应归公于它自身的特点。因此，国内外都在不断的开发和研制更适合管内行走的管道机器人，并开始走向微型化、智能化，使之性能更宜人化，可控性更好，准确性更高[]3。但是管道机器人由于受到它工作环境的限制和沉重的任务负担，致使它也不断面临着更多，更严重的困难和问题。如何解决？已经成为现代人的责任和发展方向。
1.1管道机器人发展概况
1.1.1国外管道机器人研究进展
国外关于燃气管道机器人的研究始于20世纪40年代，由于70年代的微电子技术、计算机技术、自动化技术的发展，管道检测机器人技术于90年代初得到了迅猛发展并接近于应用水平。一般认为，法国的J．VERTUT较早从事管道机器人理论和样机的研究，1978年他提出了轮腿式管内行走机构模型IPRIV，该机构虽然简单，但起了抛砖引玉的作用[]4。
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年代进入普及提高期，开始在各个领域内广泛推广使用机器人。日本管道机器人众多，东京工业大学航空机械系Shigeo Hirose和Hidetaka Ohno等于1993年开始研究管道机器人，先后研制成功适用于直径50mm管道的Thes-Ⅰ、Thes-Ⅱ型管道机器人和适用于直径150mm管道的Thes-Ⅲ型管道机器人。
Thes-Ⅰ型管道机器人的主要特点是轮子的倾斜角可以随着阻力大小的改变而改变，当机器人的负载较大时，轮子的倾斜角将产生变化，从而减小行走速度，增加推进力。Thes-Ⅱ型管道机器人的总长为300mm，质量只有3l0g。
Thes-Ⅱ型管道机器人的每一节机器人单元的左右两侧分别布置着由弹簧板支撑的一对轮子，轮子由带减速齿轮箱的电动机驱动，从而实现机器人在管道中的前进和后退运动，Thes-Ⅱ型管道机器人可以很容易地在带有几个弯管接头的管道中运动。
Thes-Ⅲ型管道机器人如图1-1所示，其采用“电机一蜗轮蜗杆一驱动轮”的
驱动方案，同时每个驱动轮都有一个倾斜角度测量轮，通过测量轮探测机器人的倾斜角度，并反馈给电机从而保证管道机器人的驱动轮以垂直的姿态运动。该管道机器人系统通过CCD摄像头实现信息的采集，整个系统采用拖缆控制方式，检测距离超过100m。
图1-1 Thes-Ⅲ型管道机器人
Fig.1-1 Thes-ⅢPipeline robot
美国是机器人的诞生地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人，是世界上的机器人强国之一，其基础雄厚，技术先进，并有很多管道机器人产品。美国Inuktun公司系列管道检测机器人Versatrax是国外现有的已成型管道机器人。Versatrax 150 检测管道最小直径为150mm，防水深度30m，电缆范围160m，速度0～10m／min，有效载荷92kg，CCD彩色直视摄像头。Versatrax 300”VLR检测管道最小直径为3omm，防水深度30m，电缆范围1830m，速度0～10m／min，有效载荷184kg，CCD彩色直视摄像头。
美国纽约煤气集团公司(NYGAS)的DaphneD’Zurko和卡内基梅隆大学机器人技术学院的HagenSchempf博士在美国国家航空和宇宙航行局(NASA)的资助下于2001年开发了长距离、无缆方式的管道机器人系统——EXLORER，专门用于检测地下煤气管道的情况，如图1-2所示。该管道机器人系列EXPLORER就有如下特征：(1)一次作业检测距离长，采用无缆方式，自带电池并且电池可以多次反复充电，使管道机器人具有良好的自推进能力。(2)可以在铸铁和钢质煤气管道中，低压和高压条件下工作。(3)管道机器人的彩色摄像头采用嵌入式“鱼眼”镜头，结构非常紧凑。(4)可以顺利通过90。的弯管接
头和垂直管道。(5)与外部操作人员采用无线通讯方式。(6)该管道机器人可以探测煤气管道内部是否水渗透、碎片堆积；可以确定管道内部缺陷的确切位置并且定位相应的作业装置；采用视频图像的形式准确地反映管道内部的状况条件。
图1-2 EXLORER管道机器人
Fig.1-2 EXLORER Pipeline robot
德国工业机器人的总数占世界第三位，仅次于日本和美国。德国学者Bemhard Klaassen、Hermann St—reich和Frank Kirchner等人在德国教育部的资助下于2000年研制成功了多关节蠕虫式管道机器人系统——MAKRO。该机器人由六节单元组成，其头部和尾部两个单元体完全相同，每个单元之间的节点由3个电动机驱动，使得MAKRO可以抬起或者弯曲机器人个体，从而可以轻松越过障碍物或实现拐弯运动，该管道机器人系统MAKRO具有21个自由度，长度为2m，质量为50kg，采用无缆控制方式，MAKRO系统使用于直径为直径300～直径600mm的管道。
加拿大INUKTUN公司的双履带式管内机器人行走机构，履带采用刚性支承结构，两履带的夹角可以调节，以适应不同的作业管径。两履带调节到平行位置时，可以在平地或矩形管道内行走。但这种刚性支承的双履带式管内机器人行走机构的两履带夹角在行走过程中是无法改变的，因此不适应管径变化的作业场合。Kawaguch等研制的管道检测机器人系统只适用于200mm的管道，而且一次作业的检测距离不大于500m；Kuntze等采用四轮独立伺服驱动方案研制成管道检测机器人系统KARO，该机器人系统只能实现对200mm管径的地下输水管道的检测，一次检测距离为400m，系统采用拖缆控制方式。
1.1.2国内管道机器人研究进展
国内管道机器人研究进展国内在管道机器人方面的研究起步较晚，而且多数停留在实验室阶段。哈尔滨工业大学邓宗全教授在国家“863”计划课题“X”
射线检测实时成像管道机器人的研制”的支持下，开展了轮式行走方式的管道机器人研制。该机器人具有以下特点：(1)适应大管径(大于或等于直径900mm)的管道焊缝X射线检测。(2)一次作业距离长，可达2km。(3)焊缝寻址定位精度高为±5mm。(4)检测工效高，每道焊缝(直径900mm为例)检测时间不大于3min；实现了管内外机构同步运动作业无缆操作技术，并研制了链式和钢带式两种新型管外旋转机构，课题研究成果主要用于大口径管道的自动化无损检测[]5。
上海大学研制了“细小工业管道机器人移动探测器集成系统”。其主要包含20mm内径的垂直排列工业管道中的机器人机构和控制技术(包括螺旋轮移动机构、行星轮移动机构和压电片驱动移动机构等)、机器人管内位置检测技术、涡流检测和视频检测应用技术，在此基础上构成管内自动探测机器人系统。该系统可实现20mm管道内裂纹和缺陷的移动探测[]6。
上海交通大学研制出一种呈正方形体，由12个蠕动元件组成的管内蠕动机器人，外形尺寸为35mm×35mm×35mm，体重19．5g(包括控制电路)，步行速度为15mm／min，共有12个自由度，由SMA(形状记忆合金)与偏置弹簧组成一个驱动源，共12个驱动源。能实现管内上、下，左、右，前、后的全方位运动，能通过直管、曲率半径较大的弯管，以及L型、T型管[]7。
在北京市优秀人才项目的资助下，进行了仿蝎型管道机器人的研究工作。选择蝎子作为管道机器人模仿的对象，一方面是因为蝎子能在较复杂的地形上轻易而顺利地行走，另一方面是因为蝎子的反射作用要比那些哺乳动物要简单得多，控制算法较易实现。仿蝎管道机器人可以相对较易地跨过比较大的障碍，并且机器人的足所具有的自由度可以使机器人的运动更加灵活，可以在可达到的管面上选择最优支撑点，即使在管面极度不规则的情况下，通过严格选择足的支撑点，也能够行走自如，对凹凸不平表面的适应能力更强，机构模型如图1-3所示。
图1-3仿蝎管道机器人机构模型
Fig.1-3 Model for imitation robot scorpion pipe
1.2典型的管道机器人
1）蠕动式管道机器人
1988年，Ikuta等引用蚯蚓运动的原理开发出了蠕动机器人，后来随着蠕动机器人技术的不断完善，其开始向大型化发展，目前已可在200～300 mm的管道内应用。蠕动式管道机器人主要由蠕动部分、头部、尾部组成，如图1-4所示，1—头部，2—蠕动部分，3—尾部。前部和尾部支撑分别装有超越离合锁死装置，实现单向运动自锁。中问蠕动部分提供机器人运动的动力。对于蠕动动力机构，目前有很多实现形式：如上海大学利用气压伸缩驱动；上海交通大学利用形状记忆合金伸缩驱动；昆明理工大学利用电磁吸合驱动如图1-5，1—磁
8-。
铁，2—弹簧，3—线圈等[]10
下面以电磁驱动的蠕动式管道机器人为例，分析蠕动式管道机器人的运动机理。蠕动式管道机器人的运动原理如图1-6所示，1—头部，2—蠕动部分，3—尾部，一个动作循环分为3个步骤：
(1)当初始状态时，电磁铁失电，弹簧处于自由状态，故头部与尾部分离；
(2)当电磁铁通电时，磁铁与线圈吸合，安装在头部上的超越单向行走方式使头部原位不动，尾部由于电磁吸力的作用向前移动；
(3)断开电源，电磁力作用消失，弹簧促使磁铁与线圈分开，安装在尾部上的超越单向行走方式使尾部原位不动，头部由于弹簧力的作用向前移动。
至此，机器人回到了初始状态，机器人前进了一步。
蠕动机器人优点是可在细小的微型管道中行走。但由于速度的间断性和缓慢性阻碍了它的发展。
图1-4 蠕动式机器人总体结构图
Fig.1-4 The overall structure of Figure creeping robot
图1-5 蠕动驱动电磁铁图图1-6 蠕动机器人运动原理图
Fig.1-5 Peristaltic drive solenoid map Fig.1-6 Creeping robot schematics 2）轮式管道机器人
目前，轮式管道机器人是实际工程中应用最多的一种。轮式管内移动机器人行走的基本原理是驱动轮靠弹簧力、液压、气动力，磁性力等压紧在管道内壁上以支承机器人本体并产生一定的正压力，由驱动轮与管壁之间的附着力产生机器人前后行走的驱动力，以实现机器人的移动。轮式管道机器人的行走方11-：直进式和螺旋运动方式。
式有2种[]12
如果驱动轮轴线与管道轴线垂直，驱动轮沿管道母线滚动，机器人在管内做平移运动，此为轮式直进式管内移动机器人，它的优点是机器人行走时，不产生姿态旋转。下面以上海交通大学研制的轮式管道机器人(图1-7，1—蜗杆，
2—驱动电机，3—驱动电机安装座，4—调整电机，5—铰链，6—推杆，7—丝杠螺母，8—丝杠，9—蜗杆，10—蜗轮，11—链条，12—车轮)为例说明其工作原理。驱动电机通过轴驱动与之相连接的蜗杆，蜗杆驱动沿圆周方向成120度均匀分布的3个蜗轮，蜗轮又通过链轮和链条带动机器人本体的车轮转动，实现机器人本体在管道内的前进或后退。车轮与管道壁面之间的正压力由调节部分提供，调节电机驱动滚珠丝杠转动，丝杠螺母将在丝杠上来回轴向移动，并带动推杆通过铰链使摇杆转动，从而实现预紧力的调节。
图1-7轮式直进式管道机器人的动作原理
Fig.1-7 Wheel Straight pipe robot action principle
如果驱动轮轴线不与管道轴线垂直，驱动轮实际上沿着管道中某一螺旋线行走，机器人在管中一边向前移动，一边绕管道轴线转动。螺旋运动沿管轴上的速度分量即为机器人本体的移动速度，降低速度来提高驱动力，其行走机理如图1-8所示，1—旋转体，2—驱动轮，3—支撑轮，4—支撑体，5—电机，它由驱动电机、旋转体和支撑体组成。3组驱动轮均匀分布于旋转体上，且与管壁呈一定的倾斜角θ．随着电机的转动，驱动电机带动旋转体转动，使驱动轮沿管壁作螺旋运动，保持机构沿管道中心轴线移动。改变施加于电机的电流极性，可改变机器人的移动方向，从而使机器人在管内进退自如。
图1-8螺旋行走方式的管道机器人
Fig.1-8 Walking the way of spiral pipe robot
上述2种轮式管道机器人的主要难点是机器人的能源供应问题，即对于几百千米的油气管道，不能采取拖电缆的方式。此外。螺旋管道机器人对于检测信号的处理及空间定位也是一个难点。
3）无缆管道机器人
20世纪50年代，由于电子技术，计算机技术等还很落后，美、德、日等国开发了无动力管内检测设备。此种设备依靠首尾两端管内流体的压力差产生驱
动力，随管内流体的流动向前移动。这就是所说的无缆管道机器人[]13。随着科
学技术的进步，此类机器人也有了很大发展，下面介绍广州工业大学杨宜民等
的研究成果[]14。
无缆管道机器人由3部分组成，如图1-9所示，1—姿态调节机构，2—制动机构，3—发电机，4—机器人本体，5—调速机构，包括调速机构，机器人本体及姿态调节机构，发电机及制动机构，不同部件之间用柔性连轴器连接，以对各个部分起到缓冲的作用。
调速机构如图1-10所示，前面部分如能向前张开的雨伞，可按需要收放，柔性面料蒙在伞的骨架上，当伞架张开时，伞面能有效地封闭管道，增加承受流体速度压力的横截面积，推动管道机器人快速前进。伞的骨架由电磁铁元件驱动，这样通过伞面的受力面积即可调整管道机器人的运动速度。
图1-9 管道机器人结构图图1-10 调速机构示意图
Fig.1-9 Pipeline robot Chart Fig.1-10 Speed body diagram
当机器人在接到指令要通过某个三岔管时，控制指令输出信号给电磁元件，电磁元件拉动张紧丝，使在它前面的引导机构围绕支撑弹簧发生偏摆，如图1-11所示，1—姿态调节机构，2—机器人本体，从而实现转弯导向。
当机器人内部检测设备需要补充电能时，管道机器人上的制动机构将管道机器人稳稳地固定在管道的某个位置，如图1-12所示，1—电磁驱动，2—制动机构，3—发电机，这时管内介质冲击发电机的螺旋桨叶使之平稳转动，实现管道机器人的电能补充。
图1-11 本体与姿态调节机构示意图
Fig.1-11 Schematic diagram of body and posture adjusting mechanism
图1-12 制动及发电机构示意图
Fig.1-12 Schematic diagram of brake and power generation sector
1.3所需解决的关键技术问题
1）能源供给问题
常规管道机器人能源供给一般采用有缆方式，拖缆的摩擦力并未对机器人的行走带来太大的影响，至少在几百米以内是可以作业的。但对于几百km长的石油天然气管道，机器人后部拖缆显然不可行。目前，据报道的拖缆管道机器人最多也只能在管道内行走2km．所以要想开发出具有实用意义的在线管道机器人，必须首先解决能源供给问题。
2）可靠性问题
石油天然气管道是很重要的能源命脉，对于现有的大口径管道，管道事故将直接影响管道公司的经济效益及国家的能源供给。为此，管道机器人在线作业时，不能影响管内介质的正常输送，在线管道机器人的运行可靠性必须给予保证。
3）速度及位置识别
常规管道机器人一般采用与驱动轮连接的光电码盘构成闭环控制，实现速度和位置检测。但管道机器人在一些工况复杂的管道内，驱动轮在管道壁面上有时会产生打滑现象，这将影响光电码盘的检测精度。除了速度位置检测问题外，由于管内的信号屏蔽，通信问题对于石油天然气管道尤为重要。
4）管道机器人的越障能力
在管道内，由于施工，维修或工艺等原因，一条管道不可能是光滑笔直的，这就需要管道机器人有越过障碍(如阀门、三通、弯管)的能力。另外，对于石油
天然气管道运输行业而言，为适应社会发展需要，已逐步形成了城市管网、地区管网，甚至是整个世界能源运输管网，因此，目前的石油天然气管道已经不是单一的一条线路。为此，要想设计出能大范围应用的管内机器人，管道机器人在分叉点时的自动选择路径的能力应进行研究。
5）高度自治的控制系统
对现有的管道机器人的研究仍然停留在管内运动、检测等方面，而对工程有实用价值的是管道机器人的管内运动、检测、修复一体化作业，因此必须考虑管道机器人的高度自治的实时检测修复功能，这将使管道机器人有显著的应用前景。
1.4 管道X射线探伤技术最新进展
在五大常规无损检测方法中，射线检测和超声检测是比较可靠和有效的管道焊缝检测方法。射线检测主要用于铸件及焊接件的检测，几乎适用于所有材料，对检测物体形状及表面粗糙度均无严格要求。射线检测对管道焊缝中的气孔、夹渣、疏松等体积型缺陷的检测灵敏度较高，对平面缺陷的检测灵敏度较低，如当射线方向与平面缺陷（如裂纹）垂直时就很难检测出来，只有当裂纹与射线方向平行时才能对其进行有效的检测。对此，为了弥补X射线探伤的一些缺陷，大量的研究对其进行了分析和优化[]15。
1.4.1 X射线照相检测技术
目前，工程中应用的管道对接焊缝无损检测方法都是基于X射线检测技术的，如外部透照法，采用定向X射线源从管道外侧透照，在管道另一侧的胶片上感光成像，每道环形焊缝的检测需转换多次X射线源的投照角度。应用于小管径管道对焊缝的无损探伤，该方法存在双层壁投影而导致评片困难的特点。而又如内部透照法，智能移动载体携带周向X射线源进入管道，将X射线源焦点对准于管道环状焊缝处，如图1-13所示。该机器人采用CCD实现精确定位。
图1-13 管道射线检测机器人
Fig.1-3 the radial inspection pireline robot.
1.4.2 X射线实时成像检测技术
X射线实时成像检测技术主要有两大类：一种是基于X射线图像增强器的实时成像技术的，另一种是X射线数字实时成像检测技术。基于X射线图像增强器的实时成像技术如图1-14所示，1—X射线源，2—被检测件，3—图像增强器，4—图像采集卡，5—计算机，被检测件的X射线图像经图像增强器成像后，由图像采集系统采集并传输到计算机中[16]。
图1-14 基于图像增强器的X射线实时面像检测系统
Fig.1-14 X-ray real-time imaging inspection system based on image intensifier
一种是X射线数字实时成像检测技术，如图1-15所示，1—X射线源，2—被检测件，3—计算机，4—CMOS数字成像板，亦称为X射线数字照相。被检测件的X射线图像经由CMOS数字成像后，直接转化为数字信号并传输到计算机中。
图1-15 X射线数字照相检测系统
Fig.1-15 The sketch kf digital X-ray radiography system 图像增强器诞生于20世纪50年代初，经过几十年的发展，主要是改进图像增强器输入屏材料以提高亮度。现在图像增强器的亮度增益提高了10几倍，亮度增益高达10000以上，输出屏上的图像亮度可达0.3x103cd/m2[17]。
虽然X射线数字实时成像检测技术的显像元件的像元尺寸达到极小，因而成像质量及分辨率优于基于图像增强器的X射线系统，但目前市场上的CMOS 图像传感器，一直没有摆脱光照灵敏度低、信噪比低和图像分辨率低的缺点，且受该系统检测面积小、透照厚度薄痼素的影响，X射线数字实时成像检测技术的检测系统还只能应用于密度较小、尺寸也较小的被检工件。同时由于价格因素的影响，这种数字成像检测系统在国内工业中几乎还未得到使用。在国外，这种系统也在美国、德国等国家得到应用。
尽管如比，随着CMOS技术的不断完善，X射线数字照相是X射线实时成像检测技术最终发展目标，也必将在我国得到应用。
比较两种X射线实时成像检测技术，当采有微(小)焦点X射线机成像、高清晰度图像增强技术、高分辨率数字采集技术和计算机数字化图像处理技术、高分辨率图像显示技术以及采用投影放大的透照工艺时，并考虑到经济性，可以说，基于X射线图像增强器的实时成像技术，就目前技术水平而言，比X射线数字实时成像检测技术更具有工程意义，并且，其成像质量与胶片照相底片相当甚至更好。
1.5本次设计的主要研究内容和研究意义
本课题是针对中型管道安全检测探伤的实现而提出的，并结合当今机器人的发展趋势，利用现代先进科学技术，对管内X射线无损检测机器人的机械结构进行设计和优化，充分利用现代视觉传感器和人工智能方面的优势，对机器
人的智能化做一些有意义的研究工作。其目的是通过对管道X射线无损检测探伤机器人设计，及相关技术的查阅和应用，能够研制一台具有良好的弯道通过能力、视觉定位能力并能适应较长距离检测作业的实用样机。
课题要求该机器人能够实现基本的管内定位、视觉监测，要求适应管径范围较大，性能稳定，有良好的越障能力。
本论文主要设计内置动力的履带式管内X射线无损检测机器人的机械结构。其主要内容为：
1)通过查阅资料，了解管内机器人常用机构和先进技术，融合自己的知识，对内置动力源的管内X射线无损检测机器人总体设计提出方案和实现办法；并阐述机器人的结构、特点、工作原理；
2)通过利用最优化设计和机械手册，并结合一些相似结构，对设计的机器人的总体结构进行分析和优化，让机体内耗减到最小，包括机构之间的摩擦，自身的重量，而有效的加强履带与管壁之间的接触面积，加大摩擦力，提高本体的牵引力和推动力；
3)通过利用三维软件，将管道内检测机器人各机构进行建模，同时进行各部分的装配，目地是调整各配合部分、连接部分之间的配合尺寸，使各机构能够相互协调运动，使整个机体能够协调平稳的工作。
其主要目标设计管内X射线无损检测机器人调整机构和驱动机构。绘制二维原理图和装备图，并进行引导和驱动机构的三维总体装配。
通过对管道内X射线无损检测机器人设计，使我对各种机械机构的组合，及机械机构之间协调运动的实现有了更深层次的掌握，还能够利用所学的最优化设计，对机构进行合理优化；而且，设计的这种模块化检测机器人，可以灵活的安装、配对，可携带其它一种或多种检测仪器仪表进行管道检测，管道的材料也不会受到限制，实现检测和行走也是非常容易的。就是说这种机器人的通用性比较高，适应性比较强。
2管内X射线检测机器人方案的确定
管道机器人通常是由驱动器、移动机构、转向机构和工作装置等几部分组成。其中驱动机械和移动方式有较大程度上决定了机器人的整个机械结构。管道机器人的移动方式可以分为轮式、履带式、足式、蠕动式、螺旋式和流体推动式等，各自有各自的优缺点。
2.1 管道机器人的驱动方式
2.1.1 管道机器人的驱动方式
由于管道机器人是在管道限定的环境里运行，尤其是在有弯曲的管道里运行，一方面，机器人在弯管(包括垂直管道)行走中要有足够的摩擦力来克服重力的影响，另一方面需要提供足够大的驱动力来克服各种阻力。驱动器的选择在很大程度上决定了管道机器人的体积、重量和性能指标。
现在使用的驱动方式主要有：
（1）电磁驱动。最常用的是微电机，微电机又分为有刷直流电机、无刷直流电机、步进电机和舵机等。步进电机、直流电机和无刷直流电机的主要区别在于它们的驱动方式。步进电机采用直接控制方式，它的主要命令和控制变量都是步阶位置（step position）；直流电机则是以电机电压或电流作为控制变量，以位置或速度作为命令变量，小尺寸可以产生较大的扭矩。直流电机需要反馈控制系统，它会以间接方式控制电机位置，步进电机可以产生精确控制，一般采用开环方式。无刷直流电机以电子组件和传感器取代电刷，不但延长电机寿命和减少维护成本，而且也没有电刷产生的噪音，因此无刷直流电机可以达到更高的转速。对电机的控制比较成熟，目前小型电机常采用PWM 控制方法，控制方法比较简单，精度比较高。
（2）压电驱动。压电材料是一种受力即产生应变，在其表面出现与外力成比例电荷的材料，又称压电陶瓷。反过来，把一电场加到压电元件上，则压电元件产生应变，输出力或变位。通常压电元件的能量变换率高（约50%），驱动力大（3500N/cm2），响应速度快（几十毫秒），稳定性好，驱动精度高。故通常压电元件有两种驱动方式：一种是利用动态响应快的特点，作高频振动，把振动作为动力源；另一种是利用驱动力大、精度高的特点，驱动位移或力作为驱动源。
（3）形状记忆合金。形状记忆合金是一种特殊的合金，其形状记忆效应产生的主要原因是相变，其相变是由可逆的热弹性马氏体的相变产生，一旦使他记忆了任意形状，当加热到某一适当的温度时，则恢复为变形前的形状。它的特点：一是变化率大，是普通金属的近十倍，达到4mm 每100C；二是变位方向的自由度大，由两种金属片贴合而成的双金属片的变位方向只能是垂直于贴合面的方向，形状记忆合金是单一材料，没有方向的依赖性，可向任何方向变位，如做成线圈状扩大动作行程；三是在特定的温度下，变位急剧发生，并且具有温度的迟滞性，适合于开关动作。
（4）超声波驱动是利用超声波振动作为驱动力，即由振动部分和移动部分组成，靠振动部分和移动部分之间的摩擦力来驱动的一种驱动器，它具有结构简单、体积小、响应快、力矩大，不需要减速就可以低速运行，常用于照相机快门的动作等。超声波驱动由三种驱动方式：振动方向变换型、行进波型和复合振动型，这两种驱动方式一般应用在微机器人上。
（5）气动驱动。利用压缩空气驱动气动马达或气缸运动，适合潮湿恶劣的环境，不需要电源，但运动精度比较低。
（6）人工肌肉是一种新型的气动橡胶驱动器（仿生物肌肉驱动），结构是由内部橡胶筒套及外部纤维编织网构成，当对橡胶筒套充气时，橡胶筒套因弹性变形压迫外部编织网，由于编织网刚度很大，限制其只能径向变形，直径变大，长度缩短。此时，如果将气动人工肌肉与负载相联，就会产生收缩力；反之，当放气时气动人工肌肉弹性回缩，直径变细，长度增加，收缩力减小，因此气动人工肌肉具有重量轻、输出力大、柔顺性好等特点。如图2-1所示，1—橡胶筒套，2—纤维层，3—螺丝口部，其缺点是：（1）气动人工肌肉与传统气动执行元件相比行程小（气动人工肌肉空载时可达20%，有载时只可达到10%，而有的传统气缸可达到40%）；（2）气动人工肌肉的变形为非线性环节，具有时变性，使准确控制其位移十分困难；（3）在工作过程中，气动人工肌肉自身温度会发生变化，随着温度的变化，其性能也会改变，这给高精度控制带来困难[]18。
图2-1 人工肌肉结构简图
Fig.2-1 structure diagram of man-made muscle
2.1.2驱动方式的选择
本课题的管道机器人选用电磁驱动的驱动方式，采用微型直流电动机进行驱动，选用充电电池作为电源，即可避免机器人拖缆线，减轻机器人的重量，减轻机器人在管道内部运动的阻力。
2.1.3 驱动电机的选择
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
本机构两个履带足由独立的步进电机驱动，目的是为了简化传动机构，使机构更加紧凑。设机器人直线行走阻力、爬坡阻力和拖线阻力分别为F1、F2、F3。
本课题研究的管道机器入主要应用于硬质管道环境，直线行走时的地面变形阻力和外部行驶阻力可以忽略不计，故直线行走阻力只考虑履带装置运行内阻力。履带机构驱动力主要表现为履带与地面之间的摩擦力，即附着力。履带装置运行内阻力是由同步带和带轮，传动齿轮之间的摩擦阻力形成，一般可用以下经验公式计算[]19：
F1=kGg (2-1) 式中：
k —内阻力系数；
G —机器人重；
g —重力加速度；
内阻力系数可取0.03-0.07，考虑到本机构的实际情况，取0.06。设机器人机重G=15kg ，则直线行走阻力：
F 1=9N 。
其爬坡阻力为：
αsin 2G F = （2-2）
式中：
G —机器人重
α—机器人爬坡坡度
则 F 2=73.5N
设爬坡坡度为30
，线缆重8kg ，线长25m ，与地面问摩擦系数0.4，则拖动一整根电缆所需要的拖线力F 3为31.4N 。
则机器人的总阻力0F 为：
0F =F 1+F 2+F 3 （2-3）
式中：
F 1—行走阻力
F 2—爬坡阻力
F 3—拖线所需的力 则 F 0=113.9N
每只履带上的阻力F 为： F=
2
0F =57N 。 （2-4） 履带足电机输出功率：
P=
9550
Tn （2-5） 式中： T —每支履带所受阻力钜
n —电机输出转速
设带轮节径d=40mm ，则每只履带所受阻力矩T 为1.14Nm 。假设机器人行进速度为6m/min ，则电机输出转速n=48rpm 。
则 P=5.83
10-?（KW ）=5.8（W ）
考虑到管内可能碰到比较恶劣的情况，而且为越障预留一些功率，以使其在拖线30m 的情况下仍然可以比较轻松的攀爬障碍，取足够的安全系数，确定步进电机的步距角，静力矩和电流，并考虑电机的性价比和安装尺寸，选取适当的步进电机。 2.2管道机器人的移动方式
2.2.1机器人移动方式
管道机器人的移动方式可以分为轮式、履带式、足式、蠕动式、螺旋式和流体推动式等（如图2-2）。A 为轮式 ，B 为履带式 ，C 为足式， D 为螺旋式，E 为张紧式， F 为流体推动式 ，G 为蠕动式。
图2-2 管道机器人的移动方式
Fig.2-2 Locomotion mode of pipe robot
轮式机器人以其运动的连续性、平稳性和车辆技术的成熟性而广为应用。然而对于轮式也还有限制：轮式越障碍能力比较差，牵引力相对履带式要小；
课程设计任务书 （ 2015 级） 目录 摘要------------------------------------------------------4 引言------------------------------------------------------5 任务书-----------------------------------------------------6 第一章 我国机器人技术的发展概况------------------------------------7 第二章机器人的总体设计解剖 1.1资料的收集与阐述-----------------------------------------7 1.2机器人工作原理简介 1.总体设计剖------------------------------------------------8 2.伺服电机的剖析--------------------------------------------9 第三章机器人总体设计综述 ---------------------------------12 1、1设计课题的阐述-----------------------------------------12 1、2单片机的选择-------------------------------------------12 1、3主控板部分简介-----------------------------------------12 第四章机器人的总体设计方案与部分简介 1、1设计方案-----------------------------------------------13 1、2各部分功能及原理简介-----------------------------------13 第五章机器人的原理图设计、仿真及电路板制作 1、1机器人的原理图设计-------------------------------------15 1、2电源部分-----------------------------------------------16 1、3稳压电源部分-------------------------------------------16 1、5接口电路部分-------------------------------------------17 1、6单片机最小系统和ISP在线编程---------------------------18 1、9电路板制作---------------------------------------------18 第六章机器人电路板的调试与结论
机器人论文 一．引言 机器人学时一门综合性的新兴学科，它涉及机械工程学、电气工程学、微电子工程学、计算机工程学、控制工程学、信息传感工程学、声学工程学、仿生学工程学及人工智能工程学等多门尖端学科。机器人对现在以及未来都有重大作用及意义，是人类文明发展的一个重要标志。 一．机器人的定义 机器人的定义是多种多样的，其原因是它具有一定的模糊性。其实并不是人们不想给机器人一个完整的定义，自机器人诞生之日起人们就不断地尝试着说明到底什么是机器人。但随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来，机器人所涵盖的内容越来越丰富，机器人的定义也不断充实和创新。 1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》中将外表像人的机器起名为“安德罗丁”（android），它由4部分组成： 1、生命系统（平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、表情、调节运动等）； 2、造型解质（关节能自由运动的金属覆盖体，一种盔甲）； 3、人造肌肉（在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等身体的各种形态）； 4、人造皮肤（含有肤色、机理、轮廓、头发、视觉、牙齿、手爪等）。 为了防止机器人伤害人类，科幻作家阿西莫夫（Isaac.Asimov）于1940年提出了“机器人三原则”： 1，机器人不应伤害人类；
2，机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外； 3，机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。 这是给机器人赋予的伦理性纲领。机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。 在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上，就提出了两个有代表性的定义。一是森政弘与合田周平提出的：“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。从这一定义出发，森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象。另一个是加藤一郎提出的具有如下3个条件的机器称为机器人： 1，具有脑、手、脚等三要素的个体； 2，具有非接触传感器（用眼、耳接受远方信息）和接触传感器； 3，具有平衡觉和固有觉的传感器。 该定义强调了机器人应当仿人的含义，即它靠手进行作业，靠脚实现移动，由脑来完成统一指挥的作用。非接触传感器和接触传感器相当于人的五官，使机器人能够识别外界环境，而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。 1988年法国的埃斯皮奥将机器人定义为：“机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统，并以此系统的使用方法作为研究对象”。 1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。” 我国科学家对机器人的定义是：“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能力，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”。在研究和开发未知及不
编号： 目录 摘要 (3) 1引言 (3) 2工业机器人技术现状与发展 (3) 2.1工业机器人技术概念 (3) 2.2工业机器人技术发展现状 (3) 2.3技术发展趋势 (5) 3外工业机器人现状 (5) 4国内工业机器人现状 (6) 5工业机器人市场现状 (8) 5.1工业机器人的需求情况 (8) 5.2工业机器人的销售情况 (8) 5.3国内工业机器人的市场特征 (9) 6工业机器人产业未来发展 (9) 7结语 (10) 参考文献 (11)
摘要：机器人的应用越来越广泛，需求越来越大，其技术研究与发展越来越深入。这将提高社会生产率与产品质量，为社会创造巨大的财富！ Abstrent：The application of robot has been more and more widely used and the require is bigger and bigger．Its research and development becomes deeper and deeper．This will improve the effective of society and the quality of production．Also it will make great poverty for the society． 关键词：工业机器人技术、市场需求、技术应用、研究进展、发展趋势 一、引言 工业机器人诞生于20世纪60年代,在20世纪90年代得到迅速发展,是最先产业化的机器人技术。它是综合了计算机、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。它的出现是为了适应制造业规模化生产,解决单调、重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业。在我国,工业机器人的真正使用到现在已经接近20多年了,已经基本实现了试验、引进到自主开发的转变,促进了我国制造业、勘探业等行业的发展。随着我国改革开放的逐渐深入,国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击,因此,掌握国内工业机器人市场的实际情况,把握我国工业机器人的相关技术与研究进展,显得十分重要。 二、工业机器人技术现状与发展 2.1工业机器人技术概念 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。
近几十年，随着自动化技术的极大进步和国民物质生活水平显著提高，各行各业的发展更多地依赖于物料输送。特别地，管道输送凭借着输送量大、方便快捷、低成本等优势，在国民经济中占有越来越大的比重。已广泛应用于石油、化工、能源、食品加工、城市供排水、农业灌溉、核工业等领域。 由于受到输送介质的化学性腐蚀、不可抗力的自然灾害以及自身缺陷的影响，极有可能发生输送物泄露导致的，如环境污染、易燃物爆炸、能源浪费等严重事故。所以需要定期对管道内部进行检查、维护和清洁保养。传统管道检测都是由相关人员实施，工作量大，效率低下。而且有些管道位置人员无法到达实施监测，比如输送有毒化学品或内部结构复杂狭小的管道。由此，管道机器人应运而生。 管道机器人是一种可沿细小管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统。依靠快速运动、灵活操纵、准确判断和低成本等优点，管道检测机器人已成为当下国内外研究的热点。
自上世纪50年代以来，随着计算机技术、通信技术、图像处理技术、微电子技术、传感器技术和机械设计制造技术的进步，管道机器人得到了空前的发展。但除了部分功能简单的管道机器人实现市场化生产以外，大部分还处在实验室开发阶段。传统管道机器人面对垂直管道、弯管、支管、变径和微小管道等难题，仍存在很大的改善空间。 管道机器人的构成 总体上讲，管道机器人是由运动机构、控制模块、信号采集模块、供能模块和辅助模块等组成。而行走方式是管道机器人的核心，它决定了管道机器人的整体性能。 管道机器人的分类 所谓主动运动方式，是指管道机器人凭借自身携带的驱动源，具备了自主行走能力，运动速度和方向都可控。并且可以装配仪器和工具，进行检测、维修作业，是目前管道机器人研究的主要方向。但其结构复杂，成本较高，且能源供给有限，不适合长距离作业。 所谓被动运动方式，是指管道机器人依靠管内流体的压力差产生驱动力，随着管内流体的流动方向移动，并可携带多种传感器。但其自身没有行走能力，移动速度、范围不易精确控制。 1、轮式管道机器人普通构造型的轮式管道机器人的车轮直接与马达相连，结构简单，类似小汽车，可以得到较好的速度控制和方向控制;压壁型的车轮通常安装在成120°对称的弹性壁上，获得的摩擦力足以适应垂直管道的变径工况;螺旋驱动型的车轮安装在转子和静子两个模块上。转子的径向螺旋运动通过换向机构转变成定子的轴向运动。 2、履带式管道机器人普通构造型的履带和与驱动器直接相连的车轮相配合，为机器人提供更多的摩擦力。与轮式管道机器人相比，有良好的平面越障能力和运行稳定性;压壁型
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 青岛科技大学 本科毕业设计（论文） 题目 __________________________________ __________________________________ 指导教师__________________________ 辅导教师__________________________ 学生姓名__________________________ 学生学号__________________________
院（部）____________________________专业________________班 _______________________________ ______年 ___月 ___日 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成，真实可靠，不包含他人成果及已获得或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 论文（设计）作者签名：日期：年月日毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署
Ξ №.4 西北轻工业学院学报 D ec.1997?18? JOU RNAL O F NOR THW EST I N ST ITU T E O F L IGH T I NDU STR Y V o l .15 真空吸附式爬壁机器人设计 何雪明1 丁毅 朱明波2 (机械工程系) 摘 要 运用壁虎爬行原理,设计构思了真空吸附式爬壁机器人.采用多组橡胶吸 盘将机器人吸附在墙面上,配以简单四杆机构完成其行走功能,从而达到擦洗整个 墙面的目的.该机器人可用于建筑行业和洁净业. 关键词:壁面机器人,真空吸附,蠕行运动 中图法分类号:TQ 242.1(TH 122) 1 引言 目前,瓷砖、玻璃装璜的墙壁均采用人工直接擦洗.因高空擦洗作业具有很大的危险性,因此,研制一种适用于高楼墙壁擦洗的墙壁机器人有着重要的意义. 壁面机器人是集机构学、传感技术、控制和信息技术等科学为一体的高技术产品,自80年代以来在国内外取得了迅速的发展,有的已开始进入实用试验阶段.到1992年底,国外已有不同类型的爬壁机器人研制成功,其中以日本发展最快.国内较早的是哈尔滨工业大学,他们已研制成功壁面爬行遥控检测机器人,采用真空吸附式,通过运载小车使机器人在壁面上下左右自由行走.另外, 上海大学研制了用于高层建筑窗户擦洗的真空吸附足式爬行机器 图1 爬壁机器人总体框架图人.上海交通大学亦于1995年研制了磁吸 附爬壁机器人用于油罐检测. 2 真空吸附式爬壁机器人总体设计 要实现机器人在普通壁面上的自由移 动,必须具备粘着功能与移动功能.常见粘 着功能主要靠吸附即负压吸附实现.根据吸 附力量产生装置不同,又可分为真空泵式、 喷射器式.移动方式一般有轮式、履带式及 足式三种.针对壁面移动机器人的工作条件以及壁面非金属性、金属性等其它原因,经过比较选择了多子真空吸附、足式移动的方案.其吸附性好,结构简单,由于吸盘采用列吸盘组, Ξ收稿日期:1997-05-10 第一作者:男,32岁,硕士 1、2作者单位:无锡江南大学机电系,邮编:214063
工业机器人论文 论文题目:工业机器人的特征与发展 学生姓名： 2012年 11 月 29 日 摘要：机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而在西周时期，我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的机器人。进入20世纪后，机器人的研究与开发得到了更多人的关心与支持，一些适用化的机器人相继问世。1959年第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。工业机器人是集机械、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。机器人技术及其产品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。广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与数量,而且保障人身安全、改善劳动环境、减轻劳动强度、提高劳动生产率、节约材料消耗以及降低生产成本有着十分重要的意义。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。关键字：组成控制与编程发展现状国内趋势 机器人是一个在三维空间，具有角度自由度的并能实现众拟人动作和功能的机器；工业机器人是能模拟人手臂.手腕和手功能的机电一体化产品，它可以把任意物体或工具按空间位置的识辨要求进行移动可实现工业生产的要求。它们通常配备有机械手、刀具或其他可装配的加工工具，以及能够
执行搬运操作与加工制造的任务。工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。 机器人控制系统通常包括控制计算机、示教盒、操作面板、存储器检测、传感器输入输出接口、通信接口等组成部分。由于机器人的类型较多控制系统的形式也是多种多样的；（1）按照控制回路的不同可将机器人控制系统分为开环系统和闭环系统。（2）按照控制系统的硬件分有机械控制、液压控制、顺序控制、计算机控制等。（3）按自动化控制程度分为顺序控制系统、程序控制系统、自适应控制系统、人工智能系统。（4）按编程方式分为物理设置编程控制系统、示教编程控制系统、离线编程控制系统（5）按机器人末端运动控制轨迹分为有点位控制和连续轮廓控制。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是以穿孔卡、穿孔带或磁带等信息载体，输入已编好的程序。示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。
管道履带式机器人毕业论 文 1绪论 管道机器人在人类社会中已经迅速的漫延开来，这一切都应归公于它自身的特点。因此，国外都在不断的开发和研制更适合管行走的管道机器人，并开始走向微型化、智能化，使之性能更宜人化，可控性更好，准确性更高[]3。但是管道机器人由于受到它工作环境的限制和沉重的任务负担，致使它也不断面临着更多，更严重的困难和问题。如何解决？已经成为现代人的责任和发展方向。 1.1管道机器人发展概况 1.1.1国外管道机器人研究进展 国外关于燃气管道机器人的研究始于20世纪40年代，由于70年代的微电子技术、计算机技术、自动化技术的发展，管道检测机器人技术于90年代初得到了迅猛发展并接近于应用水平。一般认为，法国的J．VERTUT较早从事管道机器人理论和样机的研究，1978年他提出了轮腿式管行走机构模型IPRIV，该机构虽然简单，但起了抛砖引玉的作用[]4。
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年代进入普及提高期，开始在各个领域广泛推广使用机器人。日本管道机器人众多，东京工业大学航空机械系Shigeo Hirose和Hidetaka Ohno等于1993年开始研究管道机器人，先后研制成功适用于直径50mm管道的Thes-Ⅰ、Thes-Ⅱ型管道机器人和适用于直径150mm管道的Thes-Ⅲ型管道机器人。 Thes-Ⅰ型管道机器人的主要特点是轮子的倾斜角可以随着阻力大小的改变而改变，当机器人的负载较大时，轮子的倾斜角将产生变化，从而减小行走速度，增加推进力。Thes-Ⅱ型管道机器人的总长为300mm，质量只有3l0g。 Thes-Ⅱ型管道机器人的每一节机器人单元的左右两侧分别布置着由弹簧板支撑的一对轮子，轮子由带减速齿轮箱的电动机驱动，从而实现机器人在管道中的前进和后退运动，Thes-Ⅱ型管道机器人可以很容易地在带有几个弯管接头的管道中运动。 Thes-Ⅲ型管道机器人如图1-1所示，其采用“电机一蜗轮蜗杆一驱动轮”的驱动方案，同时每个驱动轮都有一个倾斜角度测量轮，通过测量轮探测机器人的倾斜角度，并反馈给电机从而保证管道机器人的驱动轮以垂直的姿态运动。该管道机器人系统通过CCD摄像头实现信息的采集，整个系统采用拖缆控制方式，检测距离超过100m。
毕业论文（设计） 题目语音识别机器人的设计 系部电子信息工程 专业电子信息工程年级 06级学生姓名 学号 指导教师 语音识别机器人的设计
【摘要】语音识别可划分为训练和识别两个过程。在第一阶段，语音识别系统对人类的语言进行学习，把学习内容组成语音库存储起来，在第二阶段就可以把当前输入的语音在语音库中查找相应的词义或语义。凌阳16位SPCE061A单片机内嵌32K字闪存，2K字SRAM，内置10位ADC、DAC,有多达14个的中断源。它的CPU内核采用16位具有DSP功能的微处理器芯片, 而且CPU可最高工作在49MHz的主频下，能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号，因此与其他类型的单片机相比，在数字语音处理方面SPCE061A更具有优势。基于SPCE061A设计了一个具有语音识别功能的机器人。经过训练，训练人可使用各种命令让机器人完成许多有趣的动作，使得人机交互更具智能化。 【关键词】SPCE061A单片机语音识别机器人
The Design of the Speech Recognition Robot 【Abstract】The speech recognition is divided into two stages, namely, training and recognition. At the first stage, the speech recognition system learns about the language and stores what it a speech database. Then at the next stage, the meaning of each inputted speech can immediately be found in the speech database.Sunplus 16-bit SPCE061ASCM is embedded with 32K word Flash and 2K word SRAM, with built-in 10-bit ADC and DAC as well as more than 14 interrupt sources. The core of its CPU is a 16-bit microprocessor chip which of DSP. Besides, the CPU can work with a frequency up to 49 MHz, and process complex digital signals easily and quickly. Therefore, compared with other types of SCM, SPCE061A speech processing. Based on SPCE061A, a speech recognition robot designed. After training, the robot can complete many interesting actions according to the orders, which makes the -computer interaction more intelligent. 【Key words】SPCE061A SCM Speech Recognition Robot 目录
湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划 项目申报表
者） 兴起于清洁领域。
图5已有专利爬壁机器人 与此同时，如今常用投影设备是固定的，不能全方位全角度摄影与自拍。最近风靡的自拍神器一一自拍杆，也受到距离的限制。该爬壁机器人可在壁面上携带微型摄像头任意行走，自动捕捉识别人脸，图像通过蓝牙自动传输至移动终端设备，带来极大便利。此外在机器人上可配备微型投影仪，通过控制系统输入源文件，经过融合调试，组建成显示系统。随着机器人运动而形成移动的投影，可有效地渲染各种效果。 我们也注意到，墙绘作为建筑物的附属部分，它的装饰和美化功能使它成为环境艺术的宠儿。目前墙绘普遍均由人工绘制而成（如图7），耗时长，对工 人水平要求高。在机器人功能末端上安装可拆卸的颜料绘笔，通过控制系统，在移动终端设备上输入需要的绘画程序，通过控制机器人运动轨迹完成墙绘。 人工与机器特点对比见表1 表人工与机器特点对比 图6人工墙绘 鉴于此，我们小组通过市场调研和论证后决定设计一种高效的便携式多功能爬壁机器人来弥补这方面的空白。 2、研究内容和要解决的问题： 该项目以高层建筑作业比较困难为创意来源，通过真空式主辅双层四吸盘实现真空吸附，可以跨越缝隙，气密性好，安全性高；采用大变形柔性铰链，实现竖直平面至天花板的翻转；通过变速箱减速，由主轴驱动硅胶履带实现灵活运动与转向；该机器人集机械结构，电气控制，终端操纵于一体，是一台机电一体化、自动化、智能化的代表产物，可广泛应用于生活各个方面。 对于普通家庭，可作为清洁利器，能清洁有缝隙的多种壁面，在各个墙面间实现翻转；对于电器爱好者，可作为二次开发的模型，制作出更加便利的产品；对于学校或科普馆，该机器人可用于科普教育，开启学生想象力大门的钥匙；对于高层维护人员，降低高层建筑的作业成本，改善工人的劳动环境的同时提高了劳动生产率；对于产品宣传，移动投影作为“可移动的电视”，给产品润色了许多；同时，作为一款拓展性强大的产品，可以用作摄像、自
智能机器人的发展与应用前景 摘要 本文介绍了智能机器人的发展概况、机器人的感官系统、机器人运动系统及人工智能技术在机器人中的应用,智能机器人是一个在感知-思维-效应方面全面模拟人的机器系统,外形不一定像人。它是人工智能技术的综合试验场,可以全面地考察人工智能各个领域的技术,研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。 关键词: 智能机器人感官仿生人工智能 1.引言 人们通常把机器人划分为三代。第一代是可编程机器人。这种机器人一般可以根据操作人员所编的程序,完成一些简单的重复性操作。这一代机器人是从60年代后半叶开始投入实际使用的,目前在工业界已得到广泛应用。第二代是“感知机器人”,又叫做自适应机器人,它在第一代机器人的基础上发展起来的,能够具有不同程度的“感知”周围环境的能力。这类利用感知信息以改善机器人性能的研究开始于70年代初期,到1982年,美国通用汽车公司为其装配线上的机器人装配了视觉系统,宣告了感知机器人的诞生,在80年代得到了广泛应用。第三代机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,因此能在非特定的环境下作业,称之为智能机器人。智能机器人与工业机器人的根本区别在于,智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。而感知本身,就是人类和动物所具有的低级智能。因此机器的智能分为两个层次:①具有感觉、识别、理解和判断功能; ②具有总结经验和学习的功能。所以,人们通常所说的第二代机器人可以看作是第一代智能机器人。 2.智能机器人的感官系统 2.1触觉传感器 英国近几年在阵列触觉传感方面开展了相当广泛的研究。例如:Sussex大学和Shack-leton系统驱动公司研制的基于运动的介电电容传感的阵列;由威尔士大学和软件科学公司研制的采用压强技术的装在机器人夹持器上的传感器。 2.2视觉传感 在机器人视觉方面,目前市场上销售的有以下6类传感器:①隔开物体的二维视觉:双态成像;②隔开物体的二维视觉:灰度标成像;③触觉或叠加物体的二维视觉;④二维观察;⑤二维线跟踪;⑥使用透视、立体、结构图示或范围找寻技术从隔开物体中提取三维信息。在这类系统方面,它们只能做一些很简单的操作。例如:为了使机器人具有某种程度的人眼功能,已进行大量的研究工作并向如下两类系统发展:①从一维物体中提取三维信息;②活动机器人导航、探路和躲避障碍物的现场三维分析。伦敦大学目前正在研究一种双目视觉机器人的实时图像处理机。还有正在研究机器人视觉系统的教育机构有:考文垂工业大学、爱丁堡大学、格拉斯哥大学、格温特大学;而伯明翰大学则专门研究惯性传感器。另外,还有许多从事传感系统开发的单位,都进行了传感反馈研究。如米德尔塞克斯工业大学致力于使机器人能组织和使用来自不同类型传感器的数据。这种机器人能“看”、“感”和“听”,它更接近于人。 2.3听觉传感
- 1 -自主变位履带式管道机器人GXJZ-I 的研制和开发 龙 斌，毛立民 东华大学机械学院(200051) email:longbin@https://www.doczj.com/doc/e35663778.html, 摘 要：本文主要介绍东华大学研制开发的自主变位履带式管道清洗机器人GXJZ-I。主要包括机器人的系统功能、机械结构设计和控制系统设计。GXJZ-I 以自主变位履带式管道机器人移动机构为运动载体，通过摇臂携带的毛刷等工作部件，可完成对通风管道进行探测、清扫等工作。 关键词：自主变位 管道 履带 机器人 1．引言 当前，人们已认识到中央空调风管内的灰尘是传播病毒的载体，重视了中央空调的清洗，但是结果不尽人意。原因有三：一是我国大多数中央空调普遍使用粗效过滤器，最多只能过滤空气中40%的可悬浮颗粒物，近60%的颗粒物进入中央空调，依然为病毒载体，当通风时，仍有可能产生交叉感染。二是目前人们只注重中央空调机组的，清洗和水处理，然而风管面积远远大于机组面积，而中央空调系统内95%以上的藏尘量在风管内，水洗仅降低机体内10%水垢的产生。三是没有机器人参与清洗，人进入风管清洗又存在二次污染。 正因为如此，管道清洗机器人应运而生。管道清洗机器人是用于高层楼宇、机场、宾馆等场所的中央空调通风管道以及纺织、石油、化工、电 子、矿山、市政等场合的通风管道、除尘管道、输送管道检测、清洗、喷涂等的作业装置[2] 。目前，国外如丹麦Danduct Clean 公司、加拿大INUKTUN 公司等都有比较成熟的管道清洗机器人产品。西方发达国家的管道清洗已初显产业化趋势，成立有诸多的清洗公司，有专门的空调保养公司来负责空调的定期清洗和消毒，而具体负责的空调保养工程师则由有关部门统 一管理，核发资质。国内也有相关的机器人研究。但是，目前国内外研制开发的管道机器人 图1 自主变位履带式管道机器人GXJZ-I
目录 第1章、绪论 (2) 1、1智能机器人技术发展的重要意义 (2) 1、2国内外机器人的发展史 (2) 1、2、1 国外机器人的发展历史 (2) 1、2、2 国内机器人的发展历史 (3) 1、3服务机器人的特点关键技术 (3) 1、4本论文的主要研究内容 (4) 1、5本章小结 (4) 第2章、物体检测与报警机器人的总体设计 (5) 2、1概述 (5) 2、2主要组成 (5) 2、2、1 头部旋转机构 (5) 2、2、2 主体部 (6) 2、2、3 电机 (6) 2、3主要技术参数 (7) 2、4、电机的选型 (7) 2、4、1 驱动机构的组成、 (7) 2、4、2 步进电机的选型比较 (8) 2、4、3 步进电机的选型计算 (9) 2、5蜗轮蜗杆传动的选型设计 (11) 2、6电机的效核.................................... 错误!未定义书签。 2、7轴的较核及联件的选型.......................... 错误!未定义书签。 2、7、1、蜗杆轴的较核、......................... 错误!未定义书签。 2、7、2、蜗杆轴上轴承的选型..................... 错误!未定义书签。 2、7、 3、蜗轮轴的较核、......................... 错误!未定义书签。 2、7、4、蜗轮轴上轴承的选型..................... 错误!未定义书签。 2、7、5、键的较核............................... 错误!未定义书签。 2、7、6、联轴器的选型........................... 错误!未定义书签。 2、8本章小结...................................... 错误!未定义书签。第3章、驱动机构及其控制方式........................ 错误!未定义书签。 3、1、概述........................................ 错误!未定义书签。 3、2步进电机及其控制系统.......................... 错误!未定义书签。 3、2、1 步进电机的工作特性、..................... 错误!未定义书签。 3、2、2 步进电机的开环控制系统................... 错误!未定义书签。 3、3本章小结...................................... 错误!未定义书签。结束语............................................... 错误!未定义书签。
管道爬壁机器人设计 作品内容简介 现在的管道机器人在竖直或者是水平方向都很好的实现了检测与清理功能。但至今还没有管道产品在复杂的管道中很好的工作。为此我们设计了这款管道爬壁机器人，它既可以在水平管道中很好的工作还可以在竖直管道中完成工作，能够自如的在水平竖直交叉的复杂管道中完成检测，清理等工作。 该产品的主题结构为车体结构，在水平方向依靠车载力运动，在车体上安装有四个机械手臂，在机械手臂的前端安装有吸盘跟电磁铁，在塑料管道中依靠吸盘在竖直方向上运动，在铁质管道上利用电磁铁的磁力和机械手臂的交叉前进实现竖直方向的运动。该作品灵活多变，不但可以适应复杂的管道还能够进行多样的工作。 我们依靠机械臂的灵活度与吸盘，电磁铁的吸力来实现该产品的爬壁功能，在水平方向上利用最传统的智能车作为动力，这样的设计完全可以满足水平方向与竖直方向的灵活转变，实现复杂管道的自由穿梭，进而可以让该机器人更好的实现其检测与清理功能。该管道爬行机器人实现远程电脑控制，所得数据通过反馈处理使机器人能够完成各项做业。 一、研制背景及意义 1、随着社会的快速发展,国家生产水平不断提高，产品更新也越来越快。管道运输在我国运用比较普遍，但管道长期处在压力大的恶劣环境中，受到水油混合物、硫化氢等有害气体的腐蚀。这些管道受腐后，管壁变薄，容易产生裂缝，造成漏油、漏气的问题，存在重大安全隐患和经济损失。在管道广泛使用的今天，管道的检测、清理、维护成了一个亟待解决的问题。但是管道的封闭性和工作环境决定了这项工作的艰难。时至今日，虽然经过各国学者的努力，已经有各种各样的机器人，但是他们大都存在这样或那样的问题，而且功能不够强大。 2、人民对管道清洁机械的要求是不仅科技含量要高，而且还要绿色、节能、环保。能够满足不同类型管道的检测、维护、清理等要求。 3、管道爬行机器人的研究更好地为管道的检测、维护、清理提供了新的技术手段，这种技术更好的提高了管道监测的准确性和管道清理的安全性，也便于管道工程管理维护人员制定维护方案，清除管道垃圾防止堵塞，事前消除管道的安全隐患，从而节约大量的维修费用，降低管道维护成本，保障工业生产和人民生活及财产安全。 4、近些年来人们对自然环境、工作环境、工作工具及其方式的要求逐步提高。随着中国城市化建设事业的发展推进中国西气东输工程的全面启动 特别是大型化工厂、大型天然气厂、大型地下管道处理系统的建成大型管道或类似管道装置组合处理系统设施以其高质量的工作效率、圆形管道结构占地少、有效工作空间大、美化生活环境等优点得到了广泛的应用。为研究高效的管道机器人提供了良好的市场环境。 5、随着计算机技术的广泛普及和应用国内外检测技术都得到了迅猛发展管道检测技术逐渐形成管道内、外检测技术 涂层检测、智能检测两个分枝。通常情况下涂层破损、失效处下方的管道同样受到腐蚀管道外检测技术的目的是检测涂层及阴极保护有效性的基础上通过挖坑检测达到检测管体腐蚀缺陷的目的对于目前大多数布局内检测条件的管道是十分有效的。 6、管道内检测技术主要用于发现管道内外腐蚀、局部变形以及焊缝裂纹等缺陷也可间接判断涂层的完好性。因此各种大口径天然气管道、大口径石油运
履带式管道机器人创新设计 专业班级：机械设计 姓名：__________________ 学号：__________________ 1 / 25
引言 现代工农业生产及日常生活中使用着大量管道，如核电厂的蒸汽发生器传热管、石油、化工、制冷行业的工业管道和煤气管道等，多数管道安装环境人不能直接到达或不允许人直接介入，为了进行质量检测和故障诊断，采用传统的全面挖掘法、随机抽样法或SCADA系统法，工程量大，准确率低，因此需要开发管道机器人来解决这些实际问题。管道机器人是一种可沿管道内部或外部移动，携带一种或多种传感器及操作器，在操作人员的遥控操作或计算机的自动控制下，能够进行一系列管道作业的机电仪一体化系统。管道机器人可完成的作业有生产、安装过程中的管内外质量检测；使用过程中焊缝情况、表面腐蚀、裂缝破损等故障诊断；恶劣环境下管道清扫、喷涂、焊接、内部抛光等维护；对埋地旧管道的修复；管内外器材运送、抢救等其他用途。
1 绪论 管道机器人在人类社会中已经迅速的漫延开来，这一切都应归公于它自身的特点。因此，国内外都在不断的开发和研制更适合管内行走的管道机器人，并开始走向微型化、智能化，使之性能更宜人化，可控性更好，准确性更高。但是管道机器人由于受到它工作环境的限制和沉重的任务负担，致使它也不断面临着更多，更严重的困难和问题。如何解决？已经成为现代人的责任和发展方向。 1.1管道机器人发展概况 1.1.1国外管道机器人研究进展 国外关于燃气管道机器人的研究始于20 世纪40 年代，由于70年代的微电子技术、计算机技术、自动化技术的发展，管道检测机器人技术于90 年代初得 到了迅猛发展并接近于应用水平。 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年代进入普及提高期，开始在各个领域内广泛推广使用机器人。日本管道机器人众多，东京工业大学航空机械系Shigeo Hirose和Hidetaka Ohno等于1993年开始研究管道机器人，先后研制成功适用于直径50mm管道的Thes-I、Thes-H型 管道机器人和适用于直径150mm管道的Thes-m型管道机器人。 德国工业机器人的总数占世界第三位，仅次于日本和美国。德国学者 Bemhard Klaassen、Hermann St—reich 和Frank Kirchner 等人在德国教育部的资 助下于2000 年研制成功了多关节蠕虫式管道机器人系统——MAKRO 。 1.1.2 国内管道机器人研究进展 国内管道机器人研究进展国内在管道机器人方面的研究起步较晚，而且多 数停留在实验室阶段。哈尔滨工业大学邓宗全教授在国家“ 863”计划课题“ X” 射线检测实时成像管道机器人的研制” 的支持下，开展了轮式行走方式的管道机器人研制。 上海大学研制了“细小工业管道机器人移动探测器集成系统”。其主要包 含20mm内径的垂直排列工业管道中的机器人机构和控制技术（包括螺旋轮移动 机构、行星轮移动机构和压电片驱动移动机构等）、机器人管内位置检测技术、涡流检测和视频检测应用技术，在此基础上构成管内自动探测机器人系统。该系统可实现20mm管道内裂纹和缺陷的移动探测。 3 / 25
机器人设计开题报告 【篇一：搬运机器人毕业设计开题报告】 广东技术师范学院 毕业设计（论文）开题报告 题目4-dof搬运机器人的结构设计 专业名称飞行器动力工程 班级学号 学生姓名 指导教师 填表日期2013 年 10月 28 日 一、选题的依据及意义： 传统的工业机器人常用于搬运、喷漆、焊接和装配工作。工业现场 的很多重体力劳动必将由机器代替,这一方面可以减轻工人的劳动强度,另一方面可以大大提高劳动生产率。搬运机器人是可以进行自动 化搬运作业的工业机器人。最早的搬运机器人出现在1960年的美国，versatran和unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是 指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的 工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用 的搬运机器人逾10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化 生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分 发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机 器人来完成。搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，涉及到了力学，机械学，电器液压气压技术，自动控制技术，传感 器技术，单片机技术和计算机技术等学科领域，已成为现代机械制 造生产体系中的一项重要组成部分。它的优点是可以通过编程完成 各种预期的任务，在自身结构和性能上有了人和机器的各自优势， 尤其体现出了人工智能和适应性。 应用搬运机器人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由 于应用搬运机械人可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。 因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都有搬运机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工 作生产。
《人工智能》课程报告 题目：机器人 学院：机电学院 专业：自动化 班级：二班 学号：2016110235 姓名：汪乾梁 指导教师：姜丽莉 二〇一七年十一月二日
机器人 摘要：人工智能(ArtificialIntelligence)，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。 关键词：人工智能；感官；仿生；机器人 1.前言 人们通常把机器人划分为三代。第一代是可编程机器人。这种机器人一般可以根据操作人员所编的程序,完成一些简单的重复性操作。这一代机器人是从60年后半叶开始投入实际使用的,目前在工业界已得到广泛应用。第二代是“感知机器人”,又叫做自适应机器人,它在第一代机器人的基础上发展起来的,能够具有不同程度的“感知”周围环境的能力。这类利用感知信息以改善机器人性能的研究开始于70年代初期,到1982年,美国通用汽车公司为其装配线上的机器人装配了视觉系统,宣告了感知机器人的诞生,在80年代得到了广泛应用。第三代机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,因此能在非特定的环境下作业,称之为智能机器人。智能机器人与工业机器人的根本区别在于,智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。而感知本身,就是人类和动物所具有的低级智能。因此机器的智能分为两个层次:①具有感觉、识别、理解和判断功能;②具有总结经验和学习的功能。所以,人们通常所说的第二代机器人可以看作是第一代智能机器人。1.国内外机器人发展现状 在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而，相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司，它们包括：瑞典的ABBRobotics，日本的FANUC、Yaskawa，德国的KUKARobo ter，美国的AdeptTechnology、AmericanRobot、EmersonIndustrialAutomation、S-TRobotics，这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可行性低于国外产品；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；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可行性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模化设计，积极推进产业化进程。 2、机器人的应用领域 1.工业机器人制造工业机器人的目的主要在于消减人员编制和提高产品质量。与传统的机器相比他有两大优点：生产过程几乎完全自动化和生产设备高适应能力。现在工业机器人主要应用于汽车工业、机电工业、通用机械工业、建筑业、金属加工、铸造以及其他重型工业和轻工业部门。在农业方面，已把机器人用于水果和蔬菜嫁接、收获、检验与分类，剪羊毛合计牛奶等。这是一个潜 在的产业机器人应用领域。 2.探索机器人机器人对于探索的应用，即在恶劣或不适于人类工作的环境中执行任务。主要有2个有种探索机器人：自主机器人和遥控机器人。自主机器人一直是人类的研究难题，很多专家都在可能地是机器人自主化。遥控机器人已经得到广泛的应用，其中最为出名的是水下机器人和空间机器人。随着海洋是事业的发展，一般潜水技术应经无法适应高深度综合考察和研究并完成多种作业的需要，水下机器人可以代替人类在深海中进行探索，发现了好多不为认知的深海生物。空间机器人主要任务