机器人灵敏度分析及其参数实现

工业机器人安全性能评估实验报告一、引言工业机器人在现代制造业中扮演着越来越重要的角色，它们能够提高生产效率、降低劳动成本，并保证产品质量的稳定性。

然而，随着工业机器人的广泛应用，其安全问题也日益受到关注。

为了确保工业机器人在工作过程中的安全性，需要对其安全性能进行评估。

本次实验旨在对某型号工业机器人的安全性能进行全面评估，为其在实际生产中的应用提供可靠的依据。

二、实验目的本实验的主要目的是评估某型号工业机器人在正常运行和异常情况下的安全性能，包括但不限于机器人的运动控制精度、碰撞检测能力、紧急停止功能等方面，以确定其是否符合相关安全标准和规范的要求。

三、实验设备和环境（一）实验设备1、被测试的工业机器人：某型号六轴工业机器人，具有较高的负载能力和运动精度。

2、控制器：与工业机器人配套的控制器，用于控制机器人的运动和操作。

3、传感器：包括位置传感器、力传感器、速度传感器等，用于测量机器人的运动参数和外部环境信息。

4、测试工装：用于模拟机器人在实际工作中的各种工况，如抓取、搬运、装配等。

（二）实验环境1、实验场地：一个宽敞、明亮、通风良好的实验室，地面平整、无障碍物，具备良好的照明和电力供应条件。

2、安全防护设施：在实验场地周围设置了安全围栏和警示标识，配备了紧急停止按钮和消防设备，以确保实验人员的安全。

四、实验步骤（一）运动控制精度测试1、设定机器人的运动轨迹和目标位置，包括直线运动、圆弧运动和复杂曲线运动。

2、启动机器人，让其按照设定的轨迹运动，并通过位置传感器实时测量机器人的实际位置。

3、重复上述步骤多次，记录每次测量的结果，并计算机器人的运动控制精度，包括位置误差、姿态误差和重复定位精度。

（二）碰撞检测能力测试1、在机器人的工作空间内设置障碍物，包括固定障碍物和移动障碍物。

2、启动机器人，让其在正常工作状态下运动，并观察机器人是否能够及时检测到障碍物并停止运动。

3、调整障碍物的位置、形状和速度，重复上述步骤，测试机器人在不同工况下的碰撞检测能力。

引用格式：吴晓亮, 王凌, 高雁凤, 等. 工业机器人性能测试方法的运动学模型误差灵敏度分析[J]. 中国测试，2023, 49(8): 134-142. WU Xiaoliang, WANG Ling, GAO Yanfeng, et al. Sensitivity analysis of performance tests for industrial robots to parameter errors of kinematic model[J]. China Measurement & Test, 2023, 49(8): 134-142. DOI: 10.11857/j.issn.1674-5124.2022030017工业机器人性能测试方法的运动学模型误差灵敏度分析吴晓亮， 王 凌， 高雁凤， 陈锡爱， 王斌锐(中国计量大学机电工程学院，浙江 杭州 310018)摘　要: 当前，少部分学者对工业机器人性能测试进行研究，行业领域也已颁布国家标准GB/T 12642—2013，但是对工业机器人性能测试方法的研究却仍然很不充分，评测方法的设计缺乏理论分析依据。

文章基于运动学模型，通过研究工业机器人关键性能测试方法对运动学模型参数误差的灵敏度，以及部分测试指标的灵敏度空间分布特性，从而分析机器人性能测试方法关键测试指标的适用性。

数据结果表明：位置准确度相对于运动学模型参数误差的灵敏度均不为零；姿态准确度和位姿重复性测试方法存在不足。

在主要考虑运动学模型几何参数误差的情况下：工业机器人位置准确度测试也是十分必要的，现有国家标准中的姿态准确度和姿态重复性评价工业机器人具有局限性。

文章的研究有助于改进工业机器人性能评测方法，也能够帮助机器人制造企业分析和提高机器人运动性能。

关键词: 工业机器人; 性能测试方法; 运动学模型; 灵敏度分析中图分类号: TP242.2;TB9文献标志码: A文章编号: 1674–5124(2023)08–0134–09Sensitivity analysis of performance tests for industrial robots toparameter errors of kinematic modelWU Xiaoliang, WANG Ling, GAO Yanfeng, CHEN Xiai, WANG Binrui(College of Mechanical and Electrical Engineering, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China)Abstract : At present, a small number of scholars have studied the performance test of industrial robots, and the national standard GB/T 12642—2013 has been issued in the industry. However, the research on the performance test method of industrial robots is still insufficient, and the design of evaluation method is lack of theoretical analysis basis. Based on the kinematics model, this paper studies the sensitivity of the key performance test method of industrial robot to the parameter error of kinematics model and the sensitivity spatial distribution characteristics of some test indexes, so as to analyze the applicability of the key test indexes of robot performance test method. The results show that the sensitivity of position accuracy to the parameter error of kinematic model is not zero. The attitude accuracy and pose repeatability test methods are insufficient.When the geometric parameter error of kinematic model is mainly considered, the position accuracy test of收稿日期: 2022-03-03；收到修改稿日期: 2022-05-06基金项目: 国家重点研发计划项目（2018YFB2101004）；浙江省公益技术应用研究分析测试项目（LGC21F030001）作者简介: 吴晓亮（1997-），男，安徽合肥市人，硕士研究生，专业方向为机器人技术及应用。

复合机器人的技术参数复合机器人（composite robot）是集成多种机器人技术于一体的先进机器人系统。

它综合了人工智能、机械工程、材料科学以及生物工程等多个领域的技术，并且具有非常强大的功能和性能。

在技术参数方面，复合机器人有着许多重要的指标和特性，下面我们将对其进行详细的介绍。

第一，复合机器人的传感系统。

复合机器人的传感系统是其重要的组成部分，它可以感知周围环境的各种信号，并且可以对外部变化做出快速、准确的反应。

传感系统使用了多种先进的传感器技术，如激光雷达、摄像头、红外线传感器等，能够实时获取环境信息，并将其传输到控制系统进行处理。

传感系统的灵敏度和精确度是复合机器人能否有效完成各项任务的重要因素。

第二，复合机器人的行动系统。

行动系统是复合机器人的核心组成部分，它控制机器人的各种运动和动作。

行动系统采用了先进的电机、液压、气动等执行元件，具有较强的力量和精确的控制能力。

在复合机器人的设计中，行动系统的性能直接影响着机器人的工作效率和稳定性。

复合机器人的智能控制系统。

复合机器人具备先进的智能控制系统，通过集成人工智能、机器学习和自主控制等技术，使机器人能够自主感知、决策和执行任务。

智能控制系统具有强大的数据处理和分析能力，可以根据环境变化和任务需求做出智能化的决策，从而提高机器人的适应性和灵活性。

第四，复合机器人的结构材料和装配工艺。

复合机器人的结构设计和材料选择直接关系着机器人的稳定性和使用寿命。

复合机器人采用了轻量化、高强度的结构材料，如碳纤维复合材料、钛合金等，以确保机器人具有较大的载荷能力和抗疲劳能力。

在装配工艺方面，采用了先进的机械加工、精密装配技术，以保证机器人的结构稳定性和精度。

第五，复合机器人的能源系统。

复合机器人的能源系统是其工作的基础保障，尤其是在一些极端环境和复杂任务场景下。

能源系统采用了多种能源形式，如电池、燃料电池、太阳能等，以确保机器人能够稳定、持续地工作。

能源系统的设计和管理技术对机器人的续航能力、充电效率等方面有着重要的影响。

AI机器人在环境监测中的智能数据分析与预警系统近年来，人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）的快速发展为各个领域带来了前所未有的创新与机遇。

环境监测作为一项重要的工作，也开始逐渐应用AI技术，其中智能数据分析与预警系统成为了一种热门的研究方向。

本文将探讨AI机器人在环境监测中的智能数据分析与预警系统的应用与发展。

一、引言随着全球环境问题的日益突出，环境监测的重要性日益凸显。

传统的环境监测方法往往依赖于人工采样和分析，工作效率低下且存在一定的主观性。

而AI机器人的出现为环境监测带来了全新的解决方案。

通过搭载各种传感器，AI机器人可以实时获取环境参数，并利用机器学习和数据分析算法对数据进行智能分析，以达到更精准、高效的环境监测。

二、智能数据分析AI机器人在环境监测中的智能数据分析是其核心功能之一。

AI机器人通过携带的传感器，可以获取不同环境参数的实时数据，例如温度、湿度、空气质量等。

这些数据会被传输到后台服务器进行处理和分析。

AI机器人中的智能数据分析算法可以根据历史数据和模型进行预测和判断，在短时间内给出环境变化的趋势和特点。

这使得监测人员可以更快速地了解环境变化情况，并作出相应的决策。

三、智能预警系统基于AI机器人的智能数据分析，环境监测中的智能预警系统得以实现。

一旦AI机器人监测到环境数据异常或超过设定的安全阈值，智能预警系统会立即发出预警信号。

这个信号可以以声音、光线或者其他形式通知监测人员，提醒他们即时采取措施以避免进一步的环境污染或危害。

智能预警系统的及时性和准确性对于环境保护和人员安全非常重要，AI机器人的应用能够大大提高监测工作的效率和效果。

四、应用案例1.气候监测：AI机器人可以在气候监测中发挥重要作用。

通过携带的温度传感器和湿度传感器，AI机器人可以对某一地区的气候变化进行实时监测和分析。

一旦出现异常情况，例如突发的高温或者降水量过大，智能预警系统会及时向相关部门发出警报，帮助他们采取应对措施。

机器人关节扭矩传感器的设计与性能分析
张文明;杨冬
【期刊名称】《仪表技术与传感器》
【年(卷),期】2022()7
【摘要】关节扭矩测试对具备旋转关节的机械结构研究有重要意义。

通过对机器
人关节扭矩的实时测量,可以充分了解其运行状态,便于实现机器人的精确控制。

为
了研究机器人的扭矩传感器,首先对其进行了仿真分析,使传感器结构得到了优化。

然后对轮辐进行受力分析,得出了应变片的最佳粘贴位置。

并利用惠斯登全桥电路
对传感器进行测量,对实验数据进行拟合,得到扭矩传感器的线性度、灵敏度等参数
指标。

最后由公式推导和实验数据综合分析可知:输出电压和输入扭矩成线性关系。

【总页数】4页(P7-10)
【作者】张文明;杨冬
【作者单位】河北工业大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP212
【相关文献】
1.一种机器人关节扭矩传感器的设计与研究
2.一种机器人腕力传感器弹性体结构设计与力学性能分析
3.机器人关节扭矩测试传感器的设计
4.基于协作机器人关节集
成扭矩传感器的研究5.紧凑型内嵌扭矩传感器机器人关节设计
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《基于六维力传感器的机器人曲面跟踪力控制与实验研究》篇一一、引言随着工业自动化和机器人技术的不断发展，机器人已经广泛应用于各种复杂的工作环境中。

其中，机器人对曲面的跟踪与力控制是众多任务中的关键环节。

为了实现高精度的曲面跟踪与稳定的力控制，本研究引入了六维力传感器，旨在提高机器人在曲面跟踪过程中的稳定性和精确性。

本文首先对六维力传感器的工作原理进行阐述，然后详细介绍基于该传感器的机器人曲面跟踪力控制方法，并通过实验验证其有效性。

二、六维力传感器的工作原理六维力传感器是一种能够测量三维空间中力和三维空间中力矩的传感器。

它通过测量传感器上的应变信号，将机械力转换为电信号，从而实现对力和力矩的测量。

六维力传感器具有高精度、高灵敏度、高稳定性等特点，在机器人曲面跟踪过程中发挥着重要作用。

三、基于六维力传感器的机器人曲面跟踪力控制方法本研究采用基于六维力传感器的机器人曲面跟踪力控制方法。

该方法通过六维力传感器实时获取机器人末端执行器与曲面之间的接触力和力矩信息，进而对机器人进行实时控制，实现对曲面的高精度跟踪。

在机器人曲面跟踪过程中，首先需要对六维力传感器进行标定，以消除传感器本身的误差。

然后，通过建立机器人动力学模型和曲面几何模型，实现机器人的轨迹规划和力控制策略的制定。

在轨迹规划阶段，根据曲面的几何特征和机器人的运动学特性，规划出合适的轨迹路径。

在力控制策略制定阶段，根据六维力传感器的实时反馈信息，调整机器人的运动参数，实现对曲面的高精度跟踪和稳定的力控制。

四、实验研究为了验证基于六维力传感器的机器人曲面跟踪力控制方法的有效性，我们进行了相关实验研究。

实验中，我们使用具有六维力传感器的机器人进行曲面跟踪任务。

通过对比实验数据和理论分析，我们发现该方法在曲面跟踪过程中具有较高的稳定性和精确性。

具体而言，我们首先将机器人放置在曲面上，并启动六维力传感器进行实时数据采集。

然后，我们根据采集到的数据调整机器人的运动参数，实现对曲面的高精度跟踪。

智能手术机器人系统设计与实现一、引言随着科技的不断进步，智能手术机器人成为了当前医疗领域中的研究热点之一。

智能手术机器人是一种采用先进控制技术、传感技术和计算机视觉技术来实现精确、安全、高效的手术机器人系统，具有广泛的应用前景。

本文旨在介绍智能手术机器人系统的设计与实现，并重点讨论其技术原理及应用。

二、智能手术机器人概述智能手术机器人是指采用机器人技术、信息技术、医学技术等多种技术手段来完成手术操作的一种机器人系统。

智能手术机器人的优势在于能够提高手术的精度和安全性，降低手术的难度和风险，同时也能够减少手术中的出血量和创伤，缩短手术时间和患者住院时间。

因此，智能手术机器人在肿瘤、神经、心脏、泌尿等多个领域都得到了广泛的应用。

三、智能手术机器人系统设计智能手术机器人系统的设计包括硬件设计和软件设计两部分。

1、硬件设计智能手术机器人系统的硬件部分主要包括机器人臂、操作台、视觉系统和控制系统等。

机器人臂是智能手术机器人系统的核心部件，一般由多个电机、减速器、传感器、关节、气动元件等组成。

操作台是手术医生进行手术控制和监视的平台，具有高精度、高灵敏度、高稳定性和高舒适性等特点。

视觉系统是用来监视和辅助手术的，通过高清摄像机和普通摄像机来捕捉手术进程和病变部位的图像和视频。

控制系统是智能手术机器人系统的核心控制部分，一般由红外传感器、激光测距仪、救护车器等多种控制元件组成，可实现智能导航、智能警报、智能判断和智能控制。

2、软件设计智能手术机器人系统的软件部分主要包括机器人控制程序、视觉辅助程序、数据处理程序和系统管理程序。

机器人控制程序是智能手术机器人系统的核心控制程序，控制机器人臂的运动、力量和速度等参数。

视觉辅助程序是用来辅助手术医生进行手术监视和病变定位的，通过实时显示手术进程和病变部位的图像和视频来协助医生进行手术。

数据处理程序负责对手术过程中获取到的数据进行处理和分析，从而为医生提供更加精确的手术指导和决策。

快速爬行软体管道机器人的设计与性能分析目录1. 内容概览 (3)1.1 研究背景与意义 (4)1.2 国内外研究现状 (5)1.3 研究内容与目标 (6)2. 快速爬行软体管道机器人的设计 (7)2.1 设计理念与原则 (8)2.2 机器人的整体结构设计 (10)2.2.1 头部设计 (11)2.2.2 躯体设计 (12)2.2.3 尾部设计 (13)2.3 驱动系统设计 (14)2.3.1 动力源选择 (15)2.3.2 运动副设计 (16)2.3.3 驱动控制系统 (17)2.4 传感器与控制系统设计 (18)2.4.1 传感器系统 (20)2.4.2 控制系统概述 (22)2.4.3 软件算法设计 (23)2.5 人机交互系统设计 (24)3. 快速爬行软体管道机器人的性能分析 (25)3.1 爬行性能分析 (26)3.1.1 抓地力分析 (28)3.1.2 爬行速度分析 (30)3.1.3 爬行稳定性分析 (31)3.2 环境适应性分析 (33)3.3 分析工具与方法 (34)3.3.1 理论分析方法 (35)3.3.2 仿真分析 (36)3.3.3 实验测试 (37)3.4 性能优化策略 (38)4. 快速爬行软体管道机器人的实验验证 (39)4.1 实验装置与环境 (40)4.2 爬行性能实验 (41)4.3 环境适应性实验 (43)4.4 数据分析与结果 (44)5. 结论与展望 (45)5.1 研究总结 (46)5.2 存在问题与改进建议 (47)5.3 研究展望 (48)1. 内容概览本报告旨在详细介绍一种快速爬行软体管道机器人的设计方案及其在各种复杂管道环境下的性能分析。

我们的设计着重于提高机器人的灵活性、耐用性和爬行效率，以满足在实际管道检查和维护任务中的高要求。

报告的结构分为以下几个关键部分：在这一部分，我们介绍了研究的目的、背景以及管道机器人技术的现状。

我们还讨论了在管道操作中遇到的关键挑战，以及快速爬行软体管道机器人的潜在应用领域。

工业机器人主要技术参数一、引言工业机器人是一种在制造及其他工业领域中执行自动化任务的复杂机器。

它可以执行一系列重复性、危险或需要高精度的操作，从而提高生产效率和产品质量。

工业机器人的性能及功能取决于其主要技术参数。

本文将深入探讨工业机器人的主要技术参数，并对其作用进行详细分析。

二、机器人的工作范围工业机器人的工作范围是指机械臂能够覆盖的空间范围。

它通常由以下参数来描述：1. 工作半径工作半径是指机械臂末端执行器与机械臂基座之间的最大距离。

较大的工作半径意味着机器人具有更广阔的工作空间，可以处理更大尺寸的工件。

工作半径通常以米为单位进行表示。

2. 自由度自由度是指机械臂运动的独立方向数量，决定了机械臂的灵活性和能力。

自由度通常以轴数来表示，每个轴代表机械臂上可以单独控制运动的关节数量。

较高的自由度意味着机器人可以执行更复杂的动作和路径规划。

3. 有效载荷有效载荷是指机械臂能够承受的最大重量。

这包括工件本身的重量以及其他负载，如工具和夹具。

较大的有效载荷允许机器人处理更重的工件，扩大其应用范围。

三、机器人的精度机器人的精度描述了其定位和重复性能力。

以下是与机器人精度相关的技术参数：1. 重复定位精度重复定位精度是指机器人在多次执行同一任务时，其末端执行器回到同一位置的能力。

它描述了机器人在重复操作任务时的准确性和一致性。

重复定位精度通常以毫米为单位表示。

2. 绝对定位精度绝对定位精度是指机器人能够准确定位末端执行器在三维空间中的位置的能力。

它描述了机器人在执行复杂路径规划和定位任务时的精确性。

绝对定位精度通常以毫米为单位表示。

3. 姿态精度姿态精度是指机器人能够准确定位末端执行器的旋转姿态（例如，角度）的能力。

它对于需要精确控制机器人在空间中的朝向的任务非常重要。

姿态精度通常以角度为单位表示。

四、机器人的速度与加速度机器人的速度与加速度参数描述了其运动的快慢和灵敏度。

以下是与机器人速度与加速度相关的技术参数：1. 最大线速度最大线速度是指机械臂的末端执行器在直线运动时能够达到的最大速度。

新型医疗机器人的设计与优化近年来，随着科技水平的不断提高，人工智能的发展带来了一波波技术革命。

作为其中的瑰宝，新型医疗机器人的研发逐渐成熟，为医疗工作和患者生活带来了许多便利。

本文将探讨新型医疗机器人的设计与优化。

一、概述目前，医疗机器人主要应用于手术、康复、日常护理等领域，功能涵盖了人体建模、数据处理、手术辅助以及实时监控等多个方面。

这些机器人不仅能够代替人类进行精密的手术操作，更能为失能患者带来实质性的帮助。

然而，新型医疗机器人的设计和优化仍然面临一些挑战。

二、机器人外形设计机器人外形设计是医疗机器人研究中的一个重要环节。

传统的机器人外形呈现出机械化、骇人的形象，这会给患者带来心理负担。

因此，在设计新型医疗机器人时，需要将人性化、舒适的因素融入进去，减轻患者的压力和痛苦，使医疗机器人的作用更好地发挥出来。

三、机器人制造材料医疗机器人制造材料是影响其使用效果的一个重要因素。

由于医疗机器人的应用领域的特殊性，机器人的材料应该具有安全、无毒、无味、稳定等特点，且能够承受高低温、高压、高速等环境，确保机器人能够长期稳定地工作。

因此，在选择材料时需要谨慎，考虑到实际使用场景，选用适宜的材料。

四、机器人灵敏度新型医疗机器人的设计应当尽可能贴近人体，具有较高的灵敏度，能够提供更加人性化的服务。

如何提高机器人的灵敏度？主要通过提高机器人的感应器、执行器等重要元件的定位精度来实现，从而使机器人具有更精准、更可靠的操作能力。

五、机器人智能化医疗机器人的智能化是当前医疗科技研究的重点和难点。

对于新型医疗机器人而言，智能化是必不可少的。

机器人应该具有自主决策、自动控制等基本功能，能够自己完成各种任务。

通过人工智能技术的应用，可使机器人更好地适应各种情况，自主选择合适的方案并执行。

六、机器人的数据处理能力除了基本的手术控制等任务之外，新型医疗机器人还应具备数据处理能力。

医疗机器人在工作过程中会产生大量的数据，传统的处理方式容易造成误差，影响工作结果。

机器人灵敏度调整的说明书尊敬的用户：感谢您选择我们的机器人产品。

为了满足您对机器人的个性化需求，我们在设计中特别增加了机器人灵敏度调整功能，以便让机器人更好地适应各种环境和任务。

本说明书将详细介绍机器人灵敏度调整的方法和注意事项，请您仔细阅读。

一、调整前的准备工作在进行机器人灵敏度调整之前，请确保您已完成以下准备工作：1. 确保机器人处于待机模式，并已连接电源线。

2. 按照说明书正确设置机器人的基本参数，例如固件版本、语音识别模型等。

二、灵敏度调整方法下面将介绍机器人灵敏度调整的方法，您可以根据实际需求按照以下步骤进行调整：1. 打开机器人设置菜单首先，按下并长按机器人上的设置按钮，进入机器人设置菜单。

根据机器人型号和固件版本的不同，菜单格式可能会有所变化，请根据实际情况进行操作。

2. 进入灵敏度调整界面在机器人设置菜单中，查找并选择“灵敏度调整”选项。

通常，该选项会被放置在声音或感应类设置之下。

3. 调整灵敏度参数进入灵敏度调整界面后，您将看到一组灵敏度参数，例如声音灵敏度、触摸灵敏度等。

通过轻触屏幕或使用机器人上的按钮，选择需要调整的灵敏度参数。

4. 调整灵敏度级别在选择了具体的灵敏度参数后，您可以看到一组灵敏度级别选项，例如“低”、“中”、“高”等。

根据实际需求，选取适合的灵敏度级别。

请注意，不同的机器人型号和固件版本支持的灵敏度级别可能会有所差异，请根据实际情况选择。

5. 保存设置调整完灵敏度参数和级别后，按下机器人上的保存按钮，以保存您的调整设置。

机器人将自动应用新的灵敏度参数，并进入正常工作状态。

如果您需要调整其他灵敏度参数，可以按照上述步骤重复操作。

三、注意事项为了确保调整灵敏度的顺利进行，您需要注意以下事项：1. 慎重调整在调整灵敏度参数之前，请确保您对机器人的需求和环境有足够的了解。

不当的灵敏度调整可能会导致机器人无法正常工作或出现不必要的故障。

2. 适度调整在调整灵敏度级别时，请遵循适度原则。

牵引式导盲机器人的设计与实现张青宗;董丽梅;李秉超;梁军武;苏越;刘广桥【摘要】牵引式半自动导盲机器人是专门为盲人设计的一种服务型机器人,主要用于城市盲道避障.通过GPS导航仪、超声波传感器、红外传感器、远程视频交互系统与PLC控制器组成驱动控制系统,由一个万向轮和电机完成转向,由语音播报系统告诉盲人路线和路况.从机器人性能要求的角度出发,最终确定了方形轮驱结构.实验结果表明:导盲机器人性能可控性高、安全系数高,运用方便灵活.【期刊名称】《甘肃高师学报》【年(卷),期】2019(024)002【总页数】4页(P44-47)【关键词】导盲机器人;传感避障;GPS导航仪;语音播报;视频交互【作者】张青宗;董丽梅;李秉超;梁军武;苏越;刘广桥【作者单位】兰州城市学院培黎石油工程学院,甘肃兰州730070;兰州城市学院培黎石油工程学院,甘肃兰州730070;兰州城市学院培黎石油工程学院,甘肃兰州730070;兰州城市学院培黎石油工程学院,甘肃兰州730070;兰州城市学院培黎石油工程学院,甘肃兰州730070;兰州城市学院培黎石油工程学院,甘肃兰州730070【正文语种】中文【中图分类】TP242.3由于我国人口基数大，所以是世界上盲人最多的国家，约有500万盲人，占全世界盲人总数的18%，数据显示，我国每年约有45万人失明，照这种趋势继续保持不变，到2020年预期我国盲人总数将增加4倍.为顺应时代潮流，让盲人生活不再“盲”，就需要辅助工具来帮助盲人[1].社会上比较常见的传统导盲工具是导盲杖和导盲犬.导盲杖消耗体力、速度缓慢、效果差，导盲犬训练周期长、适应期长，并且价格昂贵，均不能适应大多数盲人[2].因此，为了进一步解决盲人的出行安全问题，提高他们的生活质量，人们开始研发造价低、局限性小的电子导盲机器人.已经成功研制的电子导盲工具主要有移动式机器人、穿戴式导盲仪和导引式手杖等.穿戴式导盲仪虽然可以将障碍信息很好地传达给使用者，但是其质量大、造价高，不能很好地满足大多数盲人的使用[3].导引式手杖去掉了导航功能，保留了探测功能，但是也由于成本较高而未能在市面上得到推广[4].移动式机器人具有功能更全面、智能程度更高、适应性更强的优点[5].因此以减轻盲人的出行负担和经济负担为初衷，仿照导盲犬设计出一款新型的牵引式半自动导盲机器人.在大多数的导盲器具中，超声波传感器和红外传感器是最主流的测距零件.超声波传感器具有很强的方向性，不易受到方向影响，可在多种介质中传播，但是探测范围有限，存在漏检盲区[6].红外传感器不受光线强弱的影响，探测距离较短，接收到的信号强度也不同[7].实现时将超声波传感器和红外传感器相结合，再加上GPS 导航仪，三者共同完成机器人的导盲探测任务.1 主要模块设计与实现1.1 PLC处理模块设计与实现PLC处理器部分主要由探测模块（GPS导航装置、红外感应装置、超声波感应装置）、PLC智能控制器、感知模块（语音播报系统、视频交互系统）和运动模块组成.PLC控制示意图如图1所示.图1 PLC处理模块示意图1.1.1 探测模块设计与实现探测模块的设计：（1）GPS导航仪用来设计路线，通过手动或语音输入起点和终点，然后将道路信息传给PLC控制器.为了更好接受并传递信息，避免信息受到干扰甚至中断，需要将GPS导航仪正确安装在角度为15°以上的开阔、无较大遮挡物、电磁波干扰较小的部位.因为GPS导航仪具有自动定位导航功能，所以出行时只需要确定行程的目标终点地；（2）红外传感器的原理是利用传感器发射的红外光线对障碍物反射回来的光束的强弱来判断距离的远近[8].采用无线连接，在测试范围内如果没有障碍物，发射管发射出去的红外线，因为传播距离越远而逐渐减弱，最后消失.如果有障碍物，红外线测到障碍物，被反射到达接收管，信号经PLC控制器处理后控制小车向右转绕过障碍物，同时通过语音播报模块告知盲人后继续探测，没有障碍物，继续前进；若有障碍物，左向转弯180°探测，若仍然有障碍物，则原路返回；（3）超声波传感器的原理是通过发射器将声波发出，遇到障碍物后反射至接收器，根据声波发射到接受所用的时间间隔来计算距离.超声波传感器使用IC接口与PLC 相连，在通电启动时，系统便会开始自检，自检正常后,装置背后的LED灯会发出信息，并且经过PLC控制器判断无误后会由语音播报模块告知盲人此装置正常.装置启动后，如果收到经过PLC控制器处理过的盲人语言信息，LED灯会停止闪烁，进入指令探测模式.盲人发出指令后，经PLC控制器的处理，超声波传感器便可自动响应盲人的指令.发送探测指令后，需要等待一段时间才能获得数据，这是超声波装置的探测时间.之后这些数据信息会经过PLC控制器将数字信息转化成语音信息，告知盲人，并通过PLC控制器转化成指令信息引导电机自动转向，进而避开障碍物.探测模块的实现：（1）GPS导航仪用TiaiwaiT G9型号，使用精度为5米，输出电压为12V，蓄电池蓄电时间为2小时.（2）红外传感器选用GP2Y0A02YK0F红外避障传感器，使用电压为4.5～5.5V，测试范围为20～150cm，红外感应装置可感应上下角度60°，左右角度100°，6米以内的障碍物.（3）超声波传感器选用产品型号为KS101B，测量范围一般为墙体5米、人2米、水面及车5米.1.1.2 PLC控制器设计与实现由于PLC控制器具有良好的扩展性、较高的可靠性、丰富的功能模块和强大的指令系统，作为机器人的控制中心，在对机器人的控制过程中能够轻松地完成任务.作为机器人的中枢系统，PLC控制器主要用来控制转向电机的转向、处理探测系统所传来的信号，将之转换后传达给感知系统和运动系统，由运动系统完成避障，和GPS导航仪同时进行导盲工作.PLC控制器的组成示意图如图2所示.PLC控制器选用西门子生产的S7-200系列，CPU模块选用CPU224XP，继电器带模拟量6ES7 214-2BD23-0XB8.图2 PLC控制器的基本组成图1.1.3 感知模块设计与实现感知系统的设计：考虑到盲人独自出行时的安全问题，设计了视频交互系统.摄像记录仪会将道路的状况记录，可以通过手机终端由其他人进行实时监控.为了使摄像记录仪具有最好的拍摄角度，将其装于机器人顶端.感知系统的实现：摄像记录仪选用型号为WA-HY00L-X4，水平可旋转355°，垂直120°，1920×1080 高清分辨率，可远程控制；蜂鸣器选用HYD-4218压电式蜂鸣器，工作电压为DC9-15V，额定电流≤9mA，共振频率为2900±500Hz，工作温度为20℃～60℃.1.1.4 运动模块设计与实现运动模块主要有驱动轮，前进驱动电机，驱动轮系，转向驱动电机，转向轮系和底盘等构成.驱动电机通过齿轮传递将动力传递到驱动轮以提供前进动力，选择驱动轮内孔为8 mm.转向电机通过齿轮将扭矩传递至万向轮提供整体转向.为了减小机器人前进时由于路况带来的颠簸，将万向轮采用减震轮.为了便于安装，将驱动轴设计成阶梯轴.其中底盘需要一定的承重能力，所以采用承重能力好而且价格比较便宜的铝合金.运动模块实现图如图3，转向轮部分如图4.图3 运动模块实现图图4 转向轮示意图假设盲人行走速度0.5m/s，则驱动轮线速度0.5m/s，可得驱动轮转速0.2r/s.由于同轴转动转速相等，所以驱动齿轮转速为0.2r/s.设计时车体底盘低于驱动轮半径，为便于安装，将小齿轮齿数选为14.为更好地提供动力，令传动比为4，可得驱动齿轮齿数为56，转向齿轮转速为0.8r/s，电动机转速480rad/min；取模数为1，得驱动齿轮齿数为56，转向齿轮齿数为14，满足转向齿轮半径小于驱动轮半径[9].运动模块的实现：底盘为300mm×250mm×4mm的铝合金板；转向轮系由转向齿轮，驱动齿轮，万向轮（2寸）组成；转向电机由小功率电机提供整体转向；转动轮系由1模14齿齿轮、1模56齿齿轮组成；前进驱动电机转速为480转；驱动轮由2个4寸（100mm）橡胶轮组成.1.2 基础模块的设计与实现箱体及连杆的设计：其他部分由箱体、180°旋转可伸缩牵引手杆、控制手柄、开关、警示贴纸、常亮警示灯和电源组成.箱体内安装控制仪、感应器、导航仪、电机、电瓶，表面安装警示灯和贴警示贴纸用以提醒路人.伸缩杆连接箱体和控制手柄，内引导线.手柄上安装开关和方向键，与伸缩管内导线相连.箱体及连杆的实现：（1）将所有裸露导线和仪器（GPS、传感器部分、电机等）全部装在箱体中，防止灰尘和其它物质损耗仪器，缩短使用寿命；（2）把导盲仪的其它所有组成部分有规律且整齐地安放在箱体内部，防止导线混杂，影响设备，发生安全事故；（3）将箱体设计成长方体型，易于安装和拆卸；因为亚克力板硬度较大，价格低，选用外壳采用亚克力板为基本材料.底盘必需具有一定的承重能力，因此采用铝合金；（4）连杆部分使用180°旋转可伸缩牵引手杆，将把手和箱体连接在一起.在把手表层部分使用防滑橡胶，廉价环保，可让使用者更舒适地控制导盲仪运动.2 测试结果和性能分析测试实物图（图5）中1为驱动轮，2为WiFi发射器，3为PLC中央处理器，4为万向轮，5为变压器，6为驱动电机，7为蓄电池，8为超声波探测器，9为扩音器，10为红外线探测器，11为GPS导航仪，12为视频探测器，13为连杆.图5 牵引式半自动导盲机器人实物图开通电源后，语音或者手动输入目的地，GPS就会开始导航，超声波和红外感应器对前方的障碍物进行探测，并将是否探测到障碍物的电子信息传递到PLC控制器.PLC控制器将传感器测得距障碍物的距离信息进行二次处理，通过语音播报系统将信息播报.在机器人探测到障碍物时PLC控制器控制转向电机开始转向，进而通过万向轮系控制整体转向，同时视频交互系统可远程实时监控导盲机器人前方路况，监护人可及时提醒盲人，避开障碍后，PLC控制器断开转向驱动电机开关，转向结束，继续前进.经过测试，机器人灵敏度高，输出稳定，能够正确完成任务.3 结论牵引式半自动导盲机器人主要由PLC控制模块和基础模块组成.路面正常的情况下由GPS通过语音提示模块向使用者传递道路信息；当路面有障碍物时，被超声波传感器、红外传感器探测到后触发语音提示模块，使用者通过语音提示模块来了解路面情况.GPS、超声波传感器和红外传感器会将路况以及探测信息传达至中央处理模块，中央处理模块在收到信息后做出判断并对机器人进行微调，将运动信号传给运动系统，完成导盲避障任务.同时该导盲机器人设有视频交互模块（配套无限WIFI），监护人可从终端登陆相应APP，远程查看导盲仪前方路况，并告知盲人前方路况.参考文献：【相关文献】[1]王丽丽.电子导盲仪的发展现状与趋势[J].甘肃科技，2012，28（3）：99-100.[2]易艺婷.导盲系统中的障碍物检测方案设计[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学硕士学位论文，2015.[3]黄春燕，王冬梅，高育新，等.关于智能行走辅助仪的设计与研究[J].工业技术，2013，（10）：150-151.[4]王扬，许勇，杨军.一种便携式超声导盲仪的设计与实现[J].声学技术，2011，30（6）：295-296.[5]朱大奇，颜明重.移动机器人路径规划技术综述[J].控制与决策，2010，25（7）：961-967.[6]韦兴平，车畅，宋春华.超声波传感器应用综述[J].工业控制计算机，2014，27（11）：135-136,139.[7]张邦成，张玉玲，王昕，等.超声红外复合测距系统设计[J].制造业自动化，2011，33（7）：122-124.[8]张乐.基于AS-RF机器人平台的路径规划与自主避障系统的研究[D].南昌：南昌航空大学硕士学位，2014.[9]杨可桢，程光蕴，李仲生，等.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2013：168-178.。

如何调整协作机器人技术的灵敏度和智能度协作机器人技术的灵敏度和智能度在现代工业和生产环境中扮演着重要角色。

机器人的灵敏度决定了其对环境和人类操作的感知能力，而智能度则影响了其处理和应对复杂任务的能力。

调整协作机器人的灵敏度和智能度对于提高生产效率、安全性和工作质量都至关重要。

以下是几种常见的调整方法和技术，可以帮助优化协作机器人的性能。

1. 传感器选择和优化协作机器人需要能够准确感知和理解周围环境，以便更好地与人类和其他物体进行交互。

选择合适的传感器对于提高机器人的灵敏度至关重要。

例如，视觉传感器可以通过图像处理算法实现目标检测、姿态估计和障碍物识别。

力传感器可以帮助机器人感知和调整其与人类的接触力度。

通过优化传感器配置和使用专业的算法，可以提高机器人对环境的感知和理解能力，从而改善其灵敏度和智能度。

2. 自适应控制算法自适应控制算法可以根据环境和任务的变化，实时调整机器人的工作状态和行为。

这些算法可以根据传感器数据和任务需求，智能地调节机器人的灵敏度和反应速度。

例如，当机器人处于高风险操作时，自适应控制算法可以降低其灵敏度和速度，以确保人类和机器人的安全。

而在处理简单任务时，可以提高机器人的灵敏度和执行速度，以提高工作效率。

通过使用自适应控制算法，可以使机器人更加智能和灵活地应对各种工作环境和任务需求。

3. 人机合作与学习人机合作是通过人类与机器人之间的互动和协作来提高机器人的智能度和灵敏度。

通过与人类交互，机器人可以从人类的动作和反馈中学习，适应不同的工作环境和任务需求。

例如，当机器人在与人类共同完成任务时，可以通过观察和模仿人类的动作来改进自身的工作方式，提高工作的准确性和效率。

同时，机器人还可以通过与人类的实时交互，了解任务的变化和需求，从而智能地调整自身的行为和灵敏度。

4. 增强现实技术增强现实技术可以提供更好的人机交互界面，帮助人类更好地与机器人进行沟通和协作。

通过增强现实技术，人类可以通过可视化界面来指导机器人的动作和任务执行，同时机器人也可以通过显示屏或投影仪来向人类提供实时的反馈和指导信息。

《多种方法实现机器人循迹》教学设计一、教学目标1、让学生了解机器人循迹的基本概念和原理。

2、使学生掌握多种机器人循迹的方法和技术。

3、培养学生的动手实践能力和创新思维。

4、增强学生对机器人技术的兴趣和探索精神。

二、教学重难点1、重点（1）理解机器人循迹的工作原理。

（2）掌握常见的机器人循迹方法，如光电传感器循迹、灰度传感器循迹等。

2、难点（1）如何根据不同的环境和任务要求，选择合适的循迹方法和传感器。

（2）如何对传感器采集的数据进行处理和分析，以实现准确的循迹控制。

三、教学方法1、讲授法：讲解机器人循迹的基本概念、原理和方法。

2、演示法：通过实际演示机器人的循迹过程，让学生直观地了解循迹的效果和特点。

3、实践法：让学生分组进行机器人循迹的实验和调试，培养学生的动手能力和问题解决能力。

四、教学过程1、导入（5 分钟）通过播放一段机器人在特定轨道上自动循迹行驶的视频，引起学生的兴趣和好奇心，然后提出问题：机器人是如何实现自动循迹的？引导学生思考和讨论。

2、知识讲解（20 分钟）（1）介绍机器人循迹的概念和应用领域，如工业生产、物流运输、智能家居等。

（2）讲解机器人循迹的原理，即通过传感器检测环境中的轨迹信息，然后将这些信息传输给控制器，控制器根据预设的算法和逻辑，控制机器人的运动方向和速度，从而实现循迹。

（3）详细介绍几种常见的机器人循迹方法和传感器：光电传感器循迹：利用光电传感器对不同颜色或亮度的物体进行检测，从而识别轨迹。

光电传感器通常由发光二极管和光敏三极管组成，当光线照射到物体上并反射回来被光敏三极管接收时，会产生电信号，根据电信号的强弱可以判断机器人是否偏离轨迹。

灰度传感器循迹：灰度传感器可以检测物体表面的灰度值，通过比较不同位置的灰度值差异来确定轨迹。

灰度传感器通常由一个发光二极管和一个光敏电阻组成，当光线照射到物体上时，光敏电阻的阻值会发生变化，从而产生不同的电压信号，根据电压信号的大小可以判断机器人的位置。

工业机器人实验报告概述本次实验的目的是通过对工业机器人进行实验，探索其在现代工业中的应用和技术。

工业机器人是一种能够自主执行任务的机器，它能够执行一系列复杂的动作，以完成特定的工业任务。

本实验旨在了解工业机器人的结构、工作原理以及在生产线上的应用。

机器人结构工业机器人主要由五部分组成：机械结构、动力系统、控制系统、感知系统和通信系统。

机械结构包括臂、关节和末端执行器等组件，用于实现机器人的运动和操作；动力系统提供机器人需要的动力，例如电动机和液压系统；控制系统根据输入信号控制机器人的运动和操作；感知系统使用传感器来感知周围环境，以便机器人做出适当的反应；通信系统用于和其他设备进行信息交互。

工作原理工业机器人的工作原理可以简单描述为：根据预设的程序和输入指令，控制系统发出信号，驱动机械结构和动力系统，使机器人执行相应的动作。

感知系统不断收集环境信息，并传送给控制系统，控制系统根据这些信息调整机器人的动作。

通过这样的循环，机器人能够自主完成工业任务。

应用领域工业机器人在现代工业中有广泛的应用。

它们可以用于自动化生产线上，进行装配、搬运、焊接、喷涂等任务。

工业机器人能够高效、精确地完成这些任务，提高生产效率和质量。

同时，机器人还可以在危险环境中代替人工进行作业，保护工人的安全。

在医疗领域，工业机器人也有应用，可以帮助进行手术和病房管理等工作。

此外，工业机器人还可以用于军事、农业和服务领域等。

实验步骤和分析1. 首先，我们对机器人的结构进行了研究。

通过观察和拆解机器人，我们了解了机械结构、动力系统和控制系统的组成和工作原理。

2. 然后，我们编写了一些简单的指令，并将其输入到机器人的控制系统中。

观察机器人的反应，我们发现它能够准确地执行我们的指令，完成相应的动作。

3. 接下来，我们通过调整感知系统的灵敏度，让机器人能够感知和适应不同的环境。

我们发现，机器人能够根据环境的变化做出相应的调整，提高了工作的稳定性和准确性。

精确控制如何调整PID参数以实现最佳性能在控制系统中，PID（比例-积分-微分）是一种常用的反馈控制算法，被广泛应用于工业、自动化、机器人等领域。

通过调整PID参数，可以实现系统的稳定性和动态响应性能的优化。

本文将介绍如何精确控制以调整PID参数以实现最佳性能。

一、什么是PID控制PID控制是一种基于反馈的控制算法，它通过测量反馈信号和设定值之间的差异，通过比例控制、积分控制和微分控制来调整输出信号，实现系统控制过程。

其中，比例控制根据差值大小调整输出信号；积分控制根据差值的积分值调整输出信号；微分控制根据差值的变化率调整输出信号。

通过合理调整PID参数，可以使系统达到稳定状态并具备较好的动态响应性能。

二、PID参数调整方法1. 经验法经验法是PID参数调整的一种快速方法，根据经验公式来设定PID参数。

常用的经验公式有 Ziegler-Nichols 方法和 Chien-Hrones-Reswick方法。

这些方法通过试错的方式逐渐调整参数，直到满足性能要求。

然而，经验法容易导致过调和不足的问题，因此在实际应用中需要进一步优化参数。

2. 系统辨识法系统辨识法是通过对系统进行试验和建模来确定PID参数。

首先，对系统施加不同的输入信号，记录输出响应，并对这些数据进行分析和建模。

常用的建模方法有传递函数法和状态空间法。

然后，通过优化算法，根据模型参数得出最佳的PID参数。

3. 自整定法自整定法是一种自适应控制方法，它通过在线辨识和优化算法来实时调整PID参数。

其中，最常用的自整定方法是基于遗传算法的自整定法和基于模糊逻辑的自整定法。

这些方法通过实时监测和分析系统的动态响应，不断调整PID参数以实现最佳性能。

三、精确控制调整PID参数的关键点1. 初始参数设定在开始调整PID参数之前，需要根据系统的特性和性能要求设定初始参数。

一般来说，比例参数与系统的灵敏度和响应速度有关，积分参数与系统的静态误差有关，微分参数与系统的动态响应有关。

工业机器人校准是什么其校准过程有哪些步骤工业机器人校准是指调整和校准机器人系统中的各个参数，以确保机器人的精度和性能达到预期的要求。

机器人校准是工业生产中至关重要的一环，它直接关系到生产线的效率和质量。

本文将介绍工业机器人校准的定义、过程和步骤。

1. 工业机器人校准的定义工业机器人校准是为了消除机器人系统中的误差和偏差，使机器人的运动、定位和传感器的测量等功能达到精确可靠的水平。

校准过程中，需要调整机器人的关节参数、传感器的灵敏度以及运动轨迹等，以达到预期的功能和性能。

2. 校准过程的准备工作在进行机器人校准之前，需要进行一些准备工作。

首先，需要检查机器人的硬件设备，确保其正常运转和工作状态良好。

其次，需要了解机器人的参数和性能要求，以便制定合理和准确的校准方案。

最后，需要准备相应的校准工具和设备，如示教器、示教笔、传感器、标定板等。

3. 校准步骤之零位校准零位校准是机器人校准的重要步骤之一。

在机器人运动之前，需要将各关节的初始位置设置为零位。

校准过程中，通过示教器或其他工具，将机器人移动到设定好的参考位置，然后将各关节调整到零位位置。

这样可以保证机器人在运动时，各关节的起始位置准确一致。

4. 校准步骤之轨迹校准轨迹校准是机器人校准的另一个重要步骤。

在工业生产过程中，机器人往往需要按照预定轨迹进行运动，以完成各项任务。

轨迹校准的目的是确保机器人在运动过程中能够准确地按照设定的轨迹进行运动。

校准过程中，可以通过示教器或其他工具，逐点或逐段地校准机器人的运动轨迹，使其与预设的轨迹相符合。

5. 校准步骤之传感器校准工业机器人往往配备有各种传感器，如视觉传感器、力传感器等，用于感知和测量环境信息。

传感器校准是机器人校准过程中的关键环节之一，它直接影响机器人的精确感知和测量能力。

在传感器校准过程中，需要通过一系列的操作和调整，以确保传感器的灵敏度、准确性和稳定性达到要求。

6. 校准步骤之功能验证和调整在完成上述校准步骤后，需要对机器人进行功能验证和调整。