(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910147427.7
(22)申请日 2019.02.27
(71)申请人 科沃斯商用机器人有限公司
地址 215104 江苏省苏州市吴中经济开发
区越溪街道友翔路18号楼3幢
(72)发明人 邵长东 钟立扬 邱华旭 高倩
(74)专利代理机构 北京清源汇知识产权代理事
务所(特殊普通合伙) 11644
代理人 冯德魁 窦晓慧
(51)Int.Cl.
G01S 17/93(2006.01)
G01S 7/48(2006.01)
G01N 21/84(2006.01)
(54)发明名称
一种自动行走装置和机器人
(57)摘要
本申请公开一种自动行走装置，包括：设置
在自动行走装置内部的控制处理装置，以及设置
在自动行走装置前进方向一侧的视觉图像传感
器和多线激光雷达；其中，多线激光雷达根据预
设角度发射多束探测激光束，并根据探测激光束
的反射信号确定障碍物的特征信息；视觉图像传
感器用于获取自动行走装置前进方向的图像信
息；控制处理装置根据多线激光雷达获取的障碍
物特征信息以及视觉图像传感器获得的前进方
向的图像信息，计算并执行自动行走装置运动策
略。本申请同时公开一种机器人。通过本方案可
以探测具有一定高度的障碍物，且不会忽略小体
积障碍物，使探测过程中不会出现盲区，也减少
了摄像头的安装，从而降低了算法难度和制造成
本。权利要求书1页 说明书7页 附图1页CN 109917420 A 2019.06.21
C N 109917420
A
权 利 要 求 书1/1页CN 109917420 A
1.一种自动行走装置，其特征在于，包括：设置在自动行走装置内部的控制处理装置，以及设置在自动行走装置前进方向一侧的视觉图像传感器和多线激光雷达；其中，所述多线激光雷达根据预设角度发射多束探测激光束，并根据所述探测激光束的反射信号确定障碍物的特征信息；
所述视觉图像传感器用于获取所述自动行走装置前进方向的图像信息；
所述控制处理装置根据所述多线激光雷达获取的障碍物特征信息以及所述视觉图像传感器获得的前进方向的图像信息，计算并执行所述自动行走装置运动策略。
2.根据权利要求1所述的自动行走装置，其特征在于，所述多线激光雷达设置为四线激光雷达，所述预设角度包括第一预设角度、第二预设角度和第三预设角度，以及第四预设角度；
则所述多线激光雷达根据预设角度发射多束探测激光束包括：按照第一预设角度发射第一探测激光束；按照第二预设角度发射第二探测激光束，按照第三预设角度发射第三探测激光束，按照第四预设角度发射第四探测激光束。
3.根据权利要求2所述的自动行走装置，其特征在于，所述第一预设角度沿水平平面斜上倾斜，其夹角范围为10°～30°；所述第二预设角度沿水平平面斜下倾斜，其夹角范围为15°～30°；所述第三预设角度沿水平平面斜下倾斜，其夹角范围为10°～15°；所述第四预设角度沿水平平面斜下倾斜，其夹角范围为30°～60°。
4.根据权利要求3所述的自动行走装置，其特征在于，还包括调节装置，所述调节装置与所述多线激光雷达连接；所述调节装置用于分别调整多束探测激光束在各自的对应的预设夹角范围内的发射角度。
5.根据权利要求4所述的自动行走装置，其特征在于，所述调节装置包括设置在的转轴上的透镜结构。
6.根据权利要求2所述的自动行走装置，其特征在于，所述多线激光雷达同时发射各个预设角度对应的探测激光束。
7.根据权利要求1所述的自动行走装置，其特征在于，所述多线激光雷达包括四个激光器，所述预设角度包括第一预设角度、第二预设角度和第三预设角度，以及第四预设角度；每个激光器与各个预设角度一一对应，并发射探测激光束。
8.根据权利要求7所述的自动行走装置，其特征在于，还包括驱动装置，所述驱动装置与各个所述激光器连接，用于分别调整多束探测激光束在各自的对应的预设夹角范围内的发射角度。
9.根据权利要求1所述的自动行走装置，其特征在于，所述驱动装置为伺服电机。
10.一种机器人，其特征在于，包括：设置在机器人内部的控制处理装置，以及设置在机器人前进方向一侧的视觉图像传感器和多线激光雷达；其中，
所述多线激光雷达根据预设角度发射多束探测激光束，并根据所述探测激光束的反射信号确定障碍物的特征信息；
所述视觉图像传感器用于获取所述自动行走装置前进方向的图像信息；
所述控制处理装置根据所述多线激光雷达获取的障碍物特征信息以及所述视觉图像传感器获得的前进方向的图像信息，计算并执行所述机器人运动策略。
2
承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： D 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）：重庆市正大软件软件职业技术学院 参赛队员(打印并签名) ：1. 王永清 2. 岳红梅 3. 冉锐 指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)： 日期： 2012 年 9 月 10 日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：
编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：
机器人行走路径的最优方案 摘要 本文研究的是机器人避障路径行走的最优方案。 针对问题一，机器人在行走时，首先考虑与障碍物的最小距离为转弯时的半径。然后，用各种几何知识（如：可视图法）分析O→A、O→B、O C →以及O→A→B→→的路径有哪些，将障碍物的起始点和目标点用直线和圆弧画出来， C O 而且要求不能穿越障碍物。图中的弧段就是集合，其中，起始点O连接的任何目标点都均不能与障碍物相交，在绕A、B、C时采用的是LINGO13编程，本队用MATLAN7.0软件编程计算从起始点到目标点的最优路径。 机器人从O到A的最短路径为471.0372，所花时间为96.0177秒； O到B的最短路径为853.1178，所花的时间为179.34276秒； O到C的最短路径为1088.195，所花的时间为222.0105秒； O绕A、B、C再回到O点，其最短路径为2729.885，所花时间为568.6497秒。 针对问题二，采用与问题一类似的方法解决此问题，用LINGO13软件编程计算出当机器人从障碍物上方绕过时到达A的最短时间为94.2283秒。此时，机器人所绕圆弧的半径和圆心分别为12.9885、（82.1414,207.9153）。 关键词：可视图法最短路径最优方案 MATLAB7.0 LINGO13
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910213961.3 (22)申请日 2019.03.20 (71)申请人 杭州申昊科技股份有限公司 地址 311121 浙江省杭州市余杭区仓前街 道龙潭路21号 (72)发明人 陈如申 黎勇跃 蔡兆祝 杨克己 (74)专利代理机构 北京国贝知识产权代理有限 公司 11698 代理人 柯俊 (51)Int.Cl. B25J 11/00(2006.01) B25J 9/12(2006.01) H02G 1/02(2006.01) (54)发明名称 一种巡检机器人 (57)摘要 本发明公开了一种巡检机器人，包括控制 箱、主支架、四连杆机构、行走机构和安全机构， 所述主支架的中部下侧设有所述控制箱，所述主 支架的两端上部设有所述四连杆机构，所述四连 杆机构的顶部侧面设有所述行走机构，所述行走 机构上设有所述安全机构。该巡检机器人，越障 能力强，爬坡角度大，结构稳固，体积小，质量轻、 行走时安全性好，控制精度高，实时性好，尤其是 方便调整，可以顺利越障， 提高越障的效率。权利要求书1页 说明书6页 附图8页CN 109773808 A 2019.05.21 C N 109773808 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109773808 A 1.一种巡检机器人，其特征在于：包括控制箱、主支架、四连杆机构、行走机构和安全机构，所述主支架的中部下侧设有所述控制箱，所述主支架的两端上部设有所述四连杆机构，所述四连杆机构的顶部侧面设有所述行走机构，所述行走机构上设有所述安全机构。 2.根据权利要求1所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述四连杆机构包括基座连杆、关节电机、升降杆驱动电机和升降支架，所述基座连杆的上部水平设置有升降杆驱动电机，所述基座连杆的下部竖直设置有关节电机，所述关节电机连接主支架，所述升降杆驱动电机连接有主动关节组件，所述主动关节组件连接于所述升降支架的上部，所述基座连杆的下部设有从动关节组件，所述从动关节组件连接于所述升降支架的下部。 3.根据权利要求2所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述主动关节组件包括第一主动关节、第二主动关节和主动关节连杆，所述主动关节连杆的左端连接有第一主动关节，所述第一主动关节的中部套接升降杆驱动电机的输出轴，所述主动关节连杆的右端连接有第二主动关节，所述第二主动关节的中部套接于所述升降支架的上部。 4.根据权利要求2所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述从动关节组件包括第一从动关节、第二从动关节和从动关节连杆，所述从动关节连杆的左端连接有第一从动关节，所述第一从动关节的中部套接于所述基座连杆的下部，所述从动关节连杆的右端连接有第二从动关节，所述第二从动关节的中部套接于所述升降支架的下部。 5.根据权利要求2所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述升降支架呈倒“L”型，所述升降支架包括竖直杆部和水平杆部，所述竖直杆部的顶部侧面连接所述主动关节组件，所述竖直杆部的底部侧面连接所述从动关节组件，所述水平杆部侧部连接所述行走机构。 6.根据权利要求1所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述行走机构包括驱动电机、联轴器、驱动轴和驱动轮，所述驱动电机安装于所述升降支架的下部，所述联轴器、驱动轴和驱动轮均设置有两副，所述驱动电机的两端均设有输出轴，所述联轴器连接所述联轴器，所述联轴器连接所述驱动轴，所述驱动轴连接所述驱动轮。 7.根据权利要求6所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述驱动轴的外部套设有驱动轴外壳。 8.根据权利要求1所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述安全机构包括安全卡座和锁紧装置，所述锁紧装置包括锁紧轮组件、锁紧轮杆、锁紧轮杠杆和锁紧轮电机，所述锁紧轮电机固定安装于所述安全卡座的侧部，所述锁紧轮电机的输出端铰接于锁紧轮杠杆的一端，所述锁紧轮杠杆的另一端连接于所述锁紧轮杆的中部，所述锁紧轮杠杆的中部设有支点杆，所述支点杆固定安装于所述安全卡座上，所述锁紧轮杆的两端设有锁紧轮组件。 9.根据权利要求8所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述安全卡座靠近锁紧轮电机一侧的端部设有安全卡旋转轴，所述安全卡旋转轴连接有安全卡旋转电机，所述安全卡旋转电机的顶部设有安全卡旋转电机座，所述安全卡旋转电机座设置于行走机构上。 10.根据权利要求8所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述锁紧轮组件包括U型锁紧轮轴承架、缩紧轮和缩紧轮轴，所述U型锁紧轮轴承架的下部通过紧固件固定安装于所述锁紧轮杠杆的两端，所述缩紧轮通过缩紧轮轴可旋转地安装于所述U型锁紧轮轴承架的内侧面上。 2
重庆理工大学 毕业设计（论文）文献综述题目机器人行走机构设计 二级学院重庆汽车学院 专业机械设计制造及其自动化班级 姓名学号 指导教师系主任 时间
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机器人行走机构 吴俊 摘要：行走机器人是机器人学中的一个重要分支。行走机构可以是轮式的、履带式的 和腿式的等，能适应地上、地下、水中、空中、宇宙等作业环境的各种移动机构。本 文从国内外的研究状况着手，介绍了行走机器人的发展历史，研究现状和发展趋势。本文还介绍了国内最新的研究成果。 关键字：机器人行走机构发展现状应用 Keyword:robot travelling mechanism developing current situation application 一，前言 行走机器人是机器人学中的一个重要分支。关于行走机器人的研究涉及许多方面，首先，要考虑移动方式，可以是轮式的、履带式的和腿式的等；其次，必须考虑 驱动器的控制，以使机器人达到期望的行为；第三，必须考虑导航或路径规划。因此，行走机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体 的综合系统。机器人的机械结构形式的选型和设计，应该根据实际需要进行。在机器 人机构方面，应当结合机器人在各个领域及各种场合的应用，开展丰富而富有创造性 的工作。对于行走机器人，研究能适应地上、地下、水中、空中、宇宙等作业环境的 各种移动机构。当前，对足式步行机器人、履带式和特种机器人研究较多，但大多数 仍处于实验阶段，而轮式移动机器人由于其控制简单，运动稳定和能源利用率高等特点，正在向实用化迅速发展，从阿波罗登月计划中的月球车到美国最近推出的NASA 行星漫游计划中的六轮采样车，从西方各国正在加紧研制的战场巡逻机器人、侦察车 到新近研制的管道清洗检测机器人，都有力地显示出行走机器人正在以其使用价值和 广阔的应用前景而成为智能机器人发展的方向之一。 二、课题国内外现状 多足步行机器人是一种具有冗余驱动、多支链、时变拓扑运动机构, 是模仿多足 动物运动形式的特种机器人, 是一种足式移动机构。所谓多足一般指四足及四足其以上, 常见的多足步行机器人包括四足步行机器人、六足步行机器人、八足步行机器人等。 步行机器人历经百年的发展, 取得了长足的进步, 归纳起来主要经历以下几个 阶段: 第一阶段, 以机械和液压控制实现运动的机器人。 第二阶段, 以电子计算机技术控制的机器人。 第三阶段, 多功能性和自主性的要求使得机器人技术进入新的发展阶段。 三、研究主要成果 国内多足步行机器人的研究成果[1]： 1991年,上海交通大学马培荪等研制出JTUWM[1]系列四足步行机器人。JTUWM-III是模仿马等四足哺乳动物的腿外形制成,每条腿有3个自由度,由直流伺服
机器人行走结构的类型及特点 一、移动机器人行走机构概述 机器人行走机构按照其运动轨迹可分为固定式轨迹和无固定式轨迹两种。固定式轨迹主要用于工业机器人，它是对人类手臂动作和功能的模拟和扩展；无固定轨迹就是指具有移动功能的移动机器人，它是对人类行走功能的模拟和扩展。 移动机器人的行走结构形式主要有：车轮式移动结构；履带式移动结构；步行式移动结构。此外，还有步进式移动结构、蠕动式移动结构、混合式移动结构和蛇行式移动结构等，适合于各种特别的场合。 从移动机器人所处环境看，可以分为结构环境和非结构环境两类。 结构环境：移动环境是在轨道上（一维）和铺好的道路（二维）。在这种场合，就能利用车轮移动结构。 非结构环境：陆上二维、三维环境；海上、海中环境；空中宇宙环境等原有的自然环境。陆上建筑物的阶梯、电梯、间隙沟等。在这样的非结构环境领域，可参考自然界动物的移动机构，也可以利用人们开发履带，驱动器。例如：2足、4足、6足及多足等步行结构。 行走结构的设计对于移动机器人的工作效率有着至关重要的作用，选择适当、精巧的行走结构往往可以大大提高机器人的动作效率。这就需要我们熟悉和了解不同机器人行走结构的类型及特点。 二、三种常见的行走结构 1)车轮式移动结构 两车轮：像自行车只有两个车轮的结构。两车轮的速度、倾斜等物理量精度不高，因此进行机器人化，所需便宜、简单、可靠性高的传感器难以获得。此外，两轮车制动时以及低速运行时也极不稳定。 三轮车：三轮移动结构是车轮式机器人的基本移动结构，其结构是后轮用两轮独立驱动，前轮用小脚轮构成组合。这种结构的特点是结构组成简单，而且旋转半径可以从0到无限大，任意设定。但是他的旋转中心是在连接两驱动轴的连线上，所以旋转半径即使是0，旋转中心也与车体的中心不一致。 四轮车：四轮车的驱动结构和 运动基本上和三轮车相同。和 汽车一样，适合于高速行走， 稳定性也好。 一般情况下，车轮式行走结构 最适合平地行走，不能跨越高 度，不能爬楼梯。但现今也出 现特殊的轮式结构。 全方位移动车：在平面上移动的物 体可以实现前后、左右和自转3 个 自由度的运动.但如汽车等,可以前进、拐弯而不能横向移动就不是. 若具有完全的3 个自由
1 绪论 1.1机器人发展概况 在工业机器入问世30多年后的今天；机器人己被人们看作是一种生产工具。在制造、装配及服务行业，机器入的应用取得了明显的进步。由干传感器、控制、驱动及材料等领域的技术进步，通过智能机器人系统首次在制造领域以外的服务行业，开辟了机器人应用的新领域，让机器人作为“人的助手”，使人们的生活质量得以提高。目前在许多领域己经进行了很大的努力来开发服务机器入系统，并力争在较大范围内使用它们。这些机器人系统尽管有不同的应用领域，但它们所从事的工作仅限于维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援及数据采集等方面。 机器人是一个通用的自动化装置。国际标准化组织(1SO)的定义：“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务”。从1954年美国工程师乔治.大卫发表了《适用重复作业的通用性工业机器人》论文开始，到1962年美国联合控制公司推出第一台机器人“尤尼麦特”为止。机器人开始在工业生产的各种场合中，起到了置关重要的作用。而在所有的机器人研究中，尤使日本的机器人研究最为突出。 现在国外大多都在致力于直立行走机器人和微型机器人的研究。 特别是注重对于机器人控制和视觉识别方面的研究。对于行走机器人而言，最引起大多数科学家注意的是对于视觉识别方面的研究。并且也取得了许多可人的成果。 行走机器人分很多种，不仅有直立式，还有履带式，多支点式等等。而这里只谈谈履带式行走机器人。履带式行走机器人是一种利用履带进行支撑机器人机体的移动机器人目前我国发展了多履带式机器人，有四条和六条履带的移动机器人。他们的优点是转向方便移动稳
《机器人沿线行走（第一课时）》教学设计 盐城市聚亨路小学焦小明 【教材分析】 本课是机器人基础知识、机器人行走、传感器使用基础之上的后续课程，是机器人教学中一节比较难的课。本课要用到传感器的使用，电机的使用，变量的使用，条件循环程序设计和分支结构的程序设计，是一节机器人知识集中使用的一节课。由于本课容量较大，要讲透所以的知识点需要至少两课时。传感器、电机的使用，条件循环和分支结构程序设计作为第一课时，具体而言，第一课时讲机器人沿线行走的前三种情况（直走、左偏、右偏）；变量的使用，具体而言，第二课时讲机器人行走的后两种情况（完全左偏、完全右偏）。第一课时中传感器数值的理解、分支结构的条件、电机的转动等环节难度较大。 【学情分析】 学习本课要建立在前几节课：机器人的行走、传感器的使用等课程的基础之上，学生还要掌握好传感器的数值理解、分支结构的条件、电机的转动等知识要点，课堂容量偏大。学生对沿线行走的兴趣很大，教师但要引导好，把环节细化，把内容讲透，否则学生容易产生浮躁心理，程序编写容易出错。 【教学目标】 知识与技能： 让学生了解机器人可以沿线行走；让学生了解灰度传感器的使用，感受灰度传感器的数值；设计分支结构的程序，了解机器人行走的五种情况（在线上、左偏、右偏、完全左偏、完全右偏）。过程与方法： 让学生通过感受、测试、分析等方法，掌握灰度传感器的使用和分支结构程序的条件判断。情感态度与价值观： 让学生感受到机器人的智能，感受到机器人沿线行走在生活中的重要应用。 【重点难点】 重点：灰度传感器的使用，行走程序的设计。 难点：灰度传感器数值的理解，五种行走情况的条件判断。 【教学策略与手段】 通过课件演示、学生自主探究灰度数值、教师演示、在观察模仿的基础上逐步完成和完善程序等教学策略，学生逐步深化对灰度值、分支条件、和电机转动等知识点的认识，进而完善自己的程序。 【教学过程】 一.导入 从机器人行走入手，回忆机器人行走与电机转动的关系。 观看机器人沿直线行走的视频，了解和体会机器人如何沿以下几种类型的线走。
管内爬行机器人行走机构的设计 【摘要】随着管内检测爬行机器人技术的不断成熟，它在工业中的应用也越来越广，本文所设计的管内爬行机器人驱动机构，即管内步伐式行走机构，是在分析以往的轮式和履带式机器人的基础上设计的一种新型的管内爬行机器人行走机构。 【关键词】管内爬行机器人；步伐式；驱动机构 0.引言 目前工业管道系统已广泛应用于冶金、石油、化工及城市水暖供应等领域,因其工作环境非常恶劣,容易发生腐蚀、疲劳破坏或使管道内部潜在缺陷发展成破损而引起泄漏事故等，必须定期地对这些管道进行检修和维护，然而管道所处的环境往往是人力所限或人手不及,检修难度很大, 所以燃气管道管内探测是一项十分重要的实用化工程,关系到燃气的安全、合理地应用和管理。管道检测机器人（管内爬行机器人驱动机构）就是为满足该需要而产生的。 根据管内步伐式行走机器人的运动模仿人在井筒中四肢扶壁上下运动的模式，设计了机器人的行走机构，有效的解决了机器人在管道内的行走。 1.管内爬行机构总体设计 管内爬行机构主要由撑脚机构及其传动，牵引机构及传动，转向机构3部分组成：见图1所示： 该管内爬行机构的运动控制过程大致为：主、副电机不同时工作，分别控制其牵引机构和撑脚机构，并且镜面对称的两单元，其支撑脚同一时间径向所处状态相反，即前脚踩在管壁上时，后脚处在抬起状态；反之亦然。具体过程为通过副电机16带动齿轮与齿圈啮合旋转，齿圈背面的平面螺纹驱动滑杆沿滑道径向移动，从而实现支撑脚的转换。主电机1通过联轴器与丝杠连接，带动丝杠旋转，将丝杠的旋转运动转换为螺母的轴向移动，从而通过连杆机构拖动身躯和前后单元向前移动，另一部分的控制过程相同。上述动作是管内爬行机构的一个步进过程，循环执行步进过程机器人继续前进，实现管内的均匀连续行走。 2.撑脚机构及其传动 撑脚机构的作用是使管道机器人被支承在管道中心线上。其机构及传动(见图1)由电机16、小齿轮15、齿圈及平面螺纹14、滑杆13、脚靴12组成。当电机16带动小齿轮15和齿圈14旋转时,齿圈背面的平面螺纹驱动滑杆13在筒体10的径向轨道内外伸推动脚靴踩在管壁上,电机反向旋转时,滑杆内缩带动脚靴径向抬起离开管壁。脚靴三套在圆周上间隔120°布置,三套脚靴同步伸缩,其动作与车床三爪卡盘的动作类同。三套脚靴伸出踩在管壁上时,使机器人处在管道的中心线上。为了使机器人在脚靴缩回时,仍能维持在中心线上,安装4组辅助支承轮18,每组三套,在圆周上间隔120°安装,支承轮通过支承柱19、弹簧20分别与支架3和筒体10固连。当撑脚缩回时支承轮使机器人基本上维持在管道中心线上。当机器人行走过程中支承轮遇到障碍时弹簧被压缩通过障碍。 3.牵引机构及传动 牵引机构的作用是拖动机器人前进.牵引机构(见图1)由电机1、螺杆2、螺母5拨销4、拨杆7和支承杆9组成。当电机1带动螺杆转动时,螺母受拨杆的约束不能转动而沿螺杆轴向移动,固连其上的拨销4拨动拨杆7顺时针方向转动,由于脚靴12锁死在管壁上,支承杆9不能向后运动,拨杆7通过销6带动支架3及其
毕业设计（论文）开题报告 1 选题背景及其意义 行走机器人的技术研究是我国目前的热点，它综合了电子学、机械、自动控制、计算机软硬件、传感器、生物机械学、材料科学、模具、精密加工等多门学科。行走机器人的研究无疑对促进科技的发展和人类的进程有重大的现实意义，是当今科技的一种必然趋势，为机电产品的研究提供一种新的途径。特别是行走机器人技术的发展往往代表一个国家的科技实力和机电一体化的最新产品。 行走机器人是机器人学中的一个重要分支。关于行走机器人的研究涉及许多方面，首先，要考虑移动方式，可以是轮式的、履带式的和腿式的等；其次，必须考虑驱动器的控制，以使机器人达到期望的行为；第三，必须考虑导航或路径规划。因此，行走机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。机器人的机械结构形式的选型和设计，应该根据实际需要进行。在机器人机构方面，应当结合机器人在各个领域及各种场合的应用，开展丰富而富有创造性的工作。对于行走机器人，研究能适应地上、地下、水中、空中、宇宙等作业环境的各种移动机构。当前，对足式步行机器人、履带式和特种机器人研究较多，但大多数仍处于实验阶段，而轮式移动机器人由于其控制简单，运动稳定和能源利用率高等特点，正在向实用化迅速发展，从阿波罗登月计划中的月球车到美国最近推出的NASA 行星漫游计划中的六轮采样车，从西方各国正在加紧研制的战场巡逻机器人、侦察车到新近研制的管道清洗检测机器人，都有力地显示出行走机器人正在以其使用价值和广阔的应用前景而成为智能机器人发展的方向之一。因此这也是研究机器人的重要意义。 2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势） 2.1国内多足步行机器人的研究成果 1991年,上海交通大学马培荪等研制出JTUWM[1]系列四足步行机器人。JTUWM-III是模仿马等四足哺乳动物的腿外形制成,每条腿有3个自由度,由直流伺服电机分别驱动。在进行步态研究的基础上,通过对3个自由度的协调控制,可完成单腿在空间的移动。该机器人采用计算机模拟电路两级分布式控制系统, JTUWM-III以对角步态行走,脚底装有PVDF测力传感器,利用人工神经网络和模糊算法相结合,采用力和位置混合控制,实现了四足步行机器人JTUWM-III的慢速动态行走,极限步速为1.7 km/h[2]。为了提高步行速度,将弹性步行机构应用于该四足步行机器人,产生缓冲和储能效果[3]。 2000年,上海交通大学马培荪等对第一代形状记忆合金SMA驱动的微型六足机器人
行走机器人套件组装说明书 一、产品说明 行走机器人套件是顺应科技进步新开发的机器人教学套件。它具有电路精简、实用、可学习性强之外还具有趣味性强等特点，适合各类实训教学使用。 二、原理说明 本电路的集成块采用NE555时基电路，内部由比较器、RS触发器、放电管等部分组成，如图6脚R端的正相输入端和7脚放电端连在一起为RS触发器翻转做了准备。2脚是S端的反相输入端，3脚是输出端。初始状态时RS触发器的Q端输出低电平放电管截止不放电，3脚输出高电平。此时W2、R13、C5构 成正稳态的延时电路，电源通过W2、R13对C5充电（调节 W2可以调节C5达到触发电平的时间）当C5端的电压达到 2/3VCC时，R端比较器翻转输出高电平。此时S端电平基本 不变从而致使RS触发器触发翻转进入另一个稳态，Q端输出 高电平，放电管导通C5的电压瞬间被拉为低电平。因在正稳 态时MT2端为高电平对C1充满了电，2脚一直处于高电平， 当RS触发器触发翻转进入另一个稳态后MT2变为低电平，此 时C1通过W1、R6、R14对地放电，调节W1可以调节放电的 时间，当C1端的电压降到1/3VCC时S端比较器翻转致使RS 触发器进入正稳态，依次循环，分别调节W2、W1可以控制正、 负稳态电路的延时长短。3脚是正、负稳态的输出端，正、负 稳态分别输出正、负电平。该电平加到电容C2上给C2充电使 输出电平稳定，该电平就是后面驱动电路的控制信号。该控制 信号经R5加到9013的基极，9013是NPN管，基极正电平时 9013的C、E极导通，而9012截止，也即是正稳态时9013导通，9013集电极被拉为低电平，再经过R7加到VT3-VT2的基极VT3导通，从而VT5、VT7导通，电流通过MT2经过电机后流经MT1。电机正转机器人向前行走、发声，闪眼睛。W2控制电机正转的时间。当555处于负稳态时输出低电平，通过R4加到VT2上，VT2、VT4、VT6、VT8导通。电流通过MT1经过电机后流经MT2。电机反转机器人后退，由于发声、闪灯电路经过一只二极管供电，正转时有电压，反转时二极管截止，发声、闪灯电路无电压停止工作。 三、装配说明 1.当拿到本套件后，请对照“元件清单”逐一将数量清点一遍，并用万用表将各个元件测量一下，特别是瓷片电容，最好用数字万用表的电容档测量，若没有数字表，只有用万用表初略估计测量一下，做到心中有数。 2.在焊接时请按先焊小元件，再焊大元件，最后再焊集成块的原则进行操作，元件尽量贴着底板“对号入座”不得将元件插错，由于集成块NE555是采用双排8脚直插式结构，它的脚排列比较密集，焊接时请用尖烙铁头进行快速焊接，如果一次焊不成功，应等冷却后再进行下一次焊接，以免烫坏集成块，焊完后应反复检查有无虚、假、错焊，有无拖锡短路造成故障，只要按上述要求焊接组装，一通电即可正常工作。 3.功能电路板部分装配完成后再来焊接电机、电源部分的引线。打开机器人后盖将里面的电机线焊下把我们配的接线焊在电机上，同时把到头部分的红线焊下串接一只1N4148的二极管。再焊接电源线：一根焊接在电池极片的负极，另一根焊接在开关的一端，电源和电机接线焊好后从后背的孔引出。装上头和摇头杠杆后，盖上后盖即可。（注意要保证里面活动部分的空间以免卡住）。把电机线焊在功能电路板的MT1与MT2焊盘上（注意红线焊MT2，绿线焊MT1上，以免后退时发声、闪光）。电源线红的焊在GB+焊盘上，绿线焊在GB-焊盘上。焊好后装上三节5号电池，电路板装在电池外边，用拆电池盖的螺丝固定，一个能行动自如的行走机器人组装成功了。调节W2、W1可调节前进、后退的时间。
乐高机器人直线行走Newly compiled on November 23, 2020
简单的差速驱动装置 双差速驱动装置 制动转向装置 转向装置 三轮装置 同步驱动装置 其它结构 简介 灵活的思维造就出了许许多多的机器人，运动使创造物获得了生命，带来无限的乐趣，同时也对自己的创造力进行了挑战。大多数运动机器人都属于轮子型与腿型机器人。虽然轮子在光滑的表面很有效，但是在凹凸不平的地面上运动，腿提供了更有力的方式。 本章将概述最常用的轮型机器人结构，讨论它们的优缺点。请记住，在下面章节中介绍的底盘结构是为了突出显示它们的传动系统和连接情况，因此，在实际搭建中还需对此结构加固。 简单的差动装置 如果你根据LEGO Constructopedia中的描述已搭建出了一些模型，或者整合了第五章介绍的一些测试结构，那么你对差速装置的结构已经熟悉了。机器人具有很多优点（尤其具有简单性），至少在乐高的可移动机器人中常用到此结构。 差动装置由机器人两边两个平行的驱动轮构成，单独提供动力，另外有一个或多个轮脚（万向轮）用于支撑重量并不是没有作用（图）。注意我们称这个装置为差动装置是因为机器人的运动矢量是由两个独立部件产生的（它与差速齿轮没有关系，此装置上没有使用差速齿轮）。 当两个驱动轮以相同方向、相同速度转动时，机器人作直线运动。如果两个轮子转动速度相同，但方向相反时，机器人会绕着连接两轮线段的中心点旋转。根据轮子不同的转向，表列出了机器人的不同运动状态。 图简单差动装置 表轮子不同的旋转方向产生不同的运动状态
组合不同方向和速度，机器人可以做任意半径的旋转。因为它的灵活性、及原地旋转的功能成为许多工程的教学器具。另外，由于它很容易实现，所以乐高有一半以上的运动机器人属于此结构。 假如你想跟踪机器人的位置，那差动装置又是比较好的选择，仅仅需要简单的数学知识。（我们将在本书以后的章节中讨论） 这种结构只有一种弊端：它不能保证机器人笔直的运动，因为两个马达的功效总有差别，一个轮子会比另外一个轮子转动的快一点，因此使得机器人略微偏左或偏右。在某些应用中这中情况不会有问题，可以通过编程来避免，比如使机器人沿线走或在迷宫中寻找路线行走，但是让机器人在空地上走直线恐怕不行。 直线运动 使用简单差动装置有许多方法可以保持直线行走，最简便的方式是选择两个速度相近的马达。如果你有两个以上的马达，尽量找两个速度最匹配的马达，这种方式也不能确保机器人走直线，但至少能减小走偏的情况。 另一种简单的方法是通过软件调整速度。在第3章介绍过程序能控制每个马达的速度，在程序中选择最有效的能量等级直到合适为止，这种方法的问题在于机器人负载发生变化，两马达速度需重新调整。 使用传感器让机器人直线运动 让机器人直线运动的一种更有效果的方法是在系统中加入反馈装置。从而，根据外界的变化，使用传感器来控制和调整每一个马达的速度，这也是现实生活中大多数差动装置所具有的的结构。可以为每一个驱动轮附加计转器（测量轮子旋转次数）装置，以便在软件中控制马达功补偿两轮间的转速差。乐高角度传感器在此应用中可以作为首选。在每一个轮子上安装一个角度传感器并测量计数的差别，然后停止或降低较快的轮子以保持两个传感器的计数相同。同时还可以使用在第四章中介绍的方法。使用同样的传感器来探测障碍物，如果马达启动但轮子不转，可推断机器人被某物卡住了。另外你也可使用角度传感器实现精确角度定位。最后，角度传感器提供了最基本功能：使用odometry技术让机器人计算出自己的位置，对此我们在13章中作详细介绍。 使用齿轮让机器人直线运动 如果你只有一个角度传感器，可以使用驱动轮之间的速度差取代轮子的实际转速，回忆第四章中差速齿轮，你能使用它加或减。如果差动齿轮与驱动齿轮连在一起，它会把传动方式传递给另一个齿轮。当轮子以同速转动时差动齿轮将停止转动。 假如两轮的速度有任何的差别，差动齿轮的转动和它的方向将告知你哪一个轮子转速快。如图所示的结构，即使你没有角度传感器，也建议你搭建这种结构，因为此结构具有指导作用。我们省略了马达和其
第19卷第3期湖 北 工 学 院 学 报2004年6月 V ol.19N o.3 Journal of H ubei Polytechnic U niversity Jun.2004 [收稿日期]2004-03-01 [作者简介]段成龙(1980-),男,湖北武汉人,中国地质大学(武汉)硕士研究生,研究方向:机械设计及理论. [文章编号]1003-4684(2004)0620017202 行走机器人运动结构特性分析 段成龙,张 萌 (中国地质大学机械与电子工程学院,湖北武汉430074) [摘 要]介绍了行走机器人的发展、分类、结构和运动特性,并详细叙述了几种典型的机器人行走机构和特 点,最后介绍采用U G 设计软件对机器人结构设计的模拟仿真.[关键词]机器人;行走机构;仿真[中图分类号]TP24[文献标识码]:A 行走机器人是机器人学中的一个重要分支.关于行走机器人的研究涉及许多方面,首先,要考虑移动方式,可以是轮式的、履带式的和腿式的等.其次,必须考虑驱动器的控制,以使机器人达到期望的行为.第三,必须考虑导航或路径规划.因此,行走机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统. 1 行走机器人的结构设计技术发展现 状 机器人的机械结构形式的选型和设计,应该根据实际需要进行.在机器人机构方面,应当结合机器人在各个领域及各种场合的应用,开展丰富而富有创造性的工作.对于行走机器人,研究能适应地上、地下、水中、空中、宇宙等作业环境的各种移动机构. 当前,对足式步行机器人、履带式和特种机器人研究较多,但大多数仍处于实验阶段,而轮式移动机器人由于其控制简单,运动稳定和能源利用率高等特点,正在向实用化迅速发展,从阿波罗登月计划中的月球车到美国最近推出的NASA 行星漫游计划中的六轮采样车,从西方各国正在加紧研制的战场巡逻机器人、侦察车到新近研制的管道清洗检测机器人,都有力地显示出行走机器人正在以其使用价值和广阔的应用前景而成为智能机器人发展的方向之一. 2 几种行走机器人行走机构特点 2.1 轮式行走机器人 轮式行走机器人是机器人中应用最多的一种机 器人,滚轮由电机直接驱动,它一般是将具有独立驱动装置、换向装置和制动装置的滚轮安装在由电机驱动的腿结构的末端,这些机构和装置在增强了行走机器人可操作性能的同时,也增加了机器人的重量,一定程度上限制了其机动性能.图1所示机器人是一种特殊的轮式机器人从动轮式机器人 . 从动轮式机器人作为特殊的轮式机器人,其滚轮是作为从动轮,滚轮上无任何附加主动力,通过水平连杆、垂直连杆和滚轮的协调动作,利用滚轮受到的法向摩擦力远大于切向力的特点,可以使系统受到的摩擦力合力指向前方,产生机器人驱动力,驱动机器人运动.从动轮式机器人可实现多种运动姿态,其功能相当于万向轮式行走机器人,具有较大的灵活性[1]. 该机器人是由四个装有滚轮的机械腿和机器人本体构成.每个腿有水平连杆和垂直连杆构成,四个腿协调运动.每个机械腿分别有两个直流控制电机驱动.第一个电机控制水平连杆的前后摆动,另一个电机控制垂直连杆内外摆动.根据运动形式,确定四个腿的水平连杆的初始摆角,通过四个腿上的水平连杆和垂直连杆的协调动作,可以调节机器人所受合力的大小和方向,使机器人按要求的路径滑行.
机器人行走问题 摘要 本文研究了机器人避障最短路径的问题。主要研究了在一个区域中存在四个障碍物，由出发点到达目标点以及由出发点经过途中的若干目标点到达最终目标点的两种情形。我们通过证明具有圆形限定区域的最短路径是由两部分组成的：一部分是平面上的自然最短路径（即直线段），另一部分是限定区域的部分边界，这两部分是相切的，互相连接的。依据这个结果，我们可以认为最短路径一定是由线和圆弧做组成，因此我们建立了线圆结构，这样无论路径多么复杂，我们都可以将路径划分为若干个这种线圆结构来求解。对于途中经过节点的再到达目标点的状况，我们采用了两种方案，一种是在拐点和节点都采用最小转弯半径的形式，另一种是适当扩大拐点处的转弯半径，使得机器人能够沿直线通过途中的目标点。然后建立了最优化模型对两种方案分别进行求解。 问题一，我们很容易分解成线圆结构来求解，然后把可能路径的最短路径采用穷举法列举出来，最终得出最短路径： R→A 最短路径为：70.5076 R→B 最短路径为：107.9587 R→C 最短路径为：102.0514 问题二，我们方案都进行优化，求得最终结果： 第一种方案最短路径为：156.471 第二种方案最短路径为：157.752 关键词最短路径最优化模型避障路径解析几何
一、问题重述 下图是一个100×80的平面场景图，在R（0，0）点处有一个机器人，机器人只能在该100×80的范围内活动，图中四个矩形区域是机器人不能与之发生碰撞的障碍物，障碍物的数学描述分别为B1（20，40；5，10）、B2（30，30；10，15）、B3（70，50；15，5）、B4（85，15；5，10），其中B1（20，40；5，10）表示一个矩形障碍物，其中心坐标为（20，40），5表示从中心沿横轴方向左右各5个单位，即矩形沿横轴方向长5×2=10个单位，10表示从中心沿纵轴方向上下各10个单位，即矩形沿纵轴方向长10×2=20个单位，所以，障碍物B1的中心在（20，40），大小为10×20个单位的矩形，其它三个障碍物的描述完全类似。 在平面场景中、障碍物外指定一点为机器人要到达的目标点（要求目标点与障碍物的距离至少超过1个单位），为此，须要确定机器人的最优行走路线——由直线段和圆弧线段组成的光滑曲线，其中圆弧线段是机器人转弯路线，机器人不能折线转弯，转弯路径是与直线相切的一圆形曲线段，也可以是两个或多个相切的圆弧曲线段组成，但每个圆形路线的半径都必须大于某个最小转弯半径，假设为1个单位。另外，为了不与障碍物发生碰撞，要求机器人行走线路与障碍物间的最短距离为1个单位，越远越安全，否则将发生碰撞，若碰撞发生，则机器人无法到达目标点，行走失败。请回答如下问题： 1.场景图中有三个目标点A（50，40）、B（75，60）、C（95，20），请用数学建 模的方法给出机器人从R（0，0）出发安全到达每个目标点的最短路线。 2.求机器人从R（0，0）出发，依次安全通过A、B到达C的最短路线。
教案首页 课程名称农业机器人任课教师李玉柱第2章机器人的基本结构原理计划学时 3 教学目的和要求： 1.弄清机器人的基本构成； 2.了解机器人的主要技术参数； 3.了解机器人的手部、腕部和臂部结构； 4.了解机器人的机身结构； 5.了解机器人的行走机构 重点： 1.掌握机器人的基本构成 2.弄清机器人都有哪些主要技术参数 3.机器人的手部、腕部和臂部结构 难点： 机器人的手部、腕部和臂部结构 思考题： 1.机器人由哪些部分组成 2.机器人的主要技术参数有哪些 3.机器人的行走机构共分几类，请想象未来的机器人能 否有其它类型的行走机构
第2章概论 教学主要内容： 2.1机器人的基本构成 2.2机器人的主要技术参数 2.3人的手臂作用机能初步分析 2.4机器人的机械结构构成 2.5机器人的手部 2.6机器人的手臂 2.7机器人的机身 2.8机器人的行走机构 本章介绍了机器人的基本构成、主要技术参数，人手臂作用机能，在此基础上对机器人的手部、手腕、手部、。机身、行走机构等原理及相关的结构设计进行讨论，使学生对机器人的机构和原理有较为清楚的了解。 2.1机器人的基本构成 简单地说：机器人的原理就是模仿人的各种肢体动作、思维方式和控制决策能力。 不同类型的机器人其机械、电气和控制结构也不相同，通常情况下，一个机器人系统由三部分、六个子系统组成。这三部分是机械部分、传感部分、控制部分；六个子系统是驱动系统、机械系统、感知系统、人机交互系统、机器人-环境交互系统、控制系统等。如图2-1所示。
●是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体， 关节通常分为转动关节和移动关节，移动关节允许连杆做直线移动，转动关节仅允许连杆之间发生旋转运动。 个主要部●常规的驱 接地与臂、腕或手上的机械连杆或关节连接在一起，也可以使用齿轮、带、链条等机械传动机构间接传动。 ●感知系统 ．．．．由一个或多个传感器组成，用来获取内部和外部环境中的有用信息，通过这些信息确定机械部件各部分的运行轨迹、速度、位置和外部环境状态，使机械部件的各部分按预定程序或者工作需要进行动作。传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化水平。 ●控制系统 ．．．．其任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。若机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；若具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。根据控制原理，控制系统又可分为程序控制系统、
荆楚理工学院 课程设计成果 学院:________________ _ 数理学院_______________ 班级: 14级应用物理学1班 学生姓名: 学号: 2014409020133、2014409020137 设计地点（单位）____ __荆楚理工学院________ _ 题目:__________ 行走的机器人__ _____ 完成日期： 2016年 11月 11日 指导教师评语: ______________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ ___________ __________ _ 成绩(五级记分制):_____ _ __________ 教师签名:__________ ______________ _
行走的机器人 摘要 本文主要探讨的是56DZ-12型行走机器人的组装，对此，我们要达到的效果是机器人前进过程中发声、闪光，后退过程不发声、闪光。基于基本电学原理，我们设计相应的机器人电路原理图，通过控制正、负稳态电路来调节机器人前进和后退。我们知道二极管是一种单向传导电流的器件，那么我们利用二极管的特性来达到前进发声、闪光，后退不发声闪光的目的，从而完成对行走机器人的制作。 关键词: 集成电路，机器人，二极管[3] 一、提出课题 近年来，人们对机器人的热度日益提高，尤其是智能化时代的到来，人们对智能化机器人的研究极为迫切。那么将知识应用于对机器人的制造中是人们的基本思想，但是我们如果直接向智能化的方向发展是很困难的。所以，从简到难的原则方式指导我们从简单的机器人入手不失于为一种极佳的方法，基于这样的想法，我们只要组装成能自由行走的机器人就可以了。 二、课题分析 我们知道机器人行走主要靠电路来实现，行走机器人对电路的要求不是很高，但是我们不仅仅是让机器人能够一直往前前进，还要求它在一段时间后往后退，这就是这次课题的目的。有了这样的思想，我们只需思考如何在使机器人后退，我们知道正、负稳态的作用可以控制机器人前进和后退，而机器人的运转问题可以通过电路来解决，那么行走机器人的问题就解决了。 三、模型原理 图1.电路原理图（1）
机器人沿线行走 【教材分析】 本课是机器人单元中难度较大的一课，综合性很强。本课涉及传感器的使用、电机的使用、变量的使用、条件循环程序设计和分支结构程序设计，是一节机器人知识综合运用课。由于本课容量较大，要讲透所有的知识点需要两课时。传感器和电机的使用、条件循环和分支结构程序设计作为第一课时，程序的完善和调试作为第二课时。具体而言，第一课时讲机器人沿线行走的前三种情况（直走、左偏、右偏）及变量的使用，第二课时讲机器人行走的后两种情况（完全左偏、完全右偏）。从整体上看，本课主要让学生理解机器人沿线行走的原理是通过灰度传感器来不断地判断自己行走时的状态，并通过修改电机参数来进行实时调整。 【学情分析】 本课的教学对象是小学六年级学生，我仔细分析学情后发现，本课的教学难度较大，所以在教学过程中应注重对学生进行科学的学习方法的培养和训练。结合本节课我设计了三个任务，明确要求，在较难的环节有自学提示卡帮助，注重培养学生的自主学习能力。在完成任务过程中，提倡邻近的同学互相帮助，培养孩子们的合作精神。 【教学目标与要求】 了解沿线追踪比赛规则、灰度传感器的工作原理，学会检测“学生机器人”向左偏、向右偏、完全左偏、完全右偏的情况，学会编写机器人沿轨迹线行走程序。以自主探究学习、合作学习的方式，掌握编写机器人沿轨迹线行走的程序，逐步培养学生的创造性思维能力，让学生在解决问题的过程中，体会成功的快乐。 【教学重点与难点】 重点：学会在系统设置中添加和设置灰度传感器，学会检测“学生机器人”向左偏、向右偏、完全左偏、完全右偏，学会编写机器人沿轨迹线行走程序。 难点：学会检测“学生机器人”向左偏、向右偏、完全左偏、完全右偏，理解max变量的含义，学会编写机器人沿轨迹线行走程序。
机器人专利分析 机器人分析专利艳涛摘编 20世纪90年以来，特别是2000年以来，全球家一、家用服务机器人分析用、专业和军用服务机器人及工业机器人专利申请 1.家用服务机器人专利申请趋势数量持续快速增长，新的技术条目不断涌现，相关技术越来越受到世人关注，相关研究和开发正在快通过对DII专利数据库进行检索，共检索到与家速发展。用服务机器人研究相关的专利(族)4839件(数据检 本文通过对家用服务机器人、专业服务机器人、索日期为2010年5月5日)。图1给出了家用服务机器军用服务机器人、工业机器人和模块化机器人五个方人专利数量随年度变化的情况。从图1可以看出，自 20世纪90年代以来，家用服务机器人专利申请数量持向的全球重要专利进行检索和统计，对全球机器人领 域的专利技术申请和发展态势进行了分析。分析采用
的数据来源于德温特创新索引(DII)专利数据库，该数据库收录来自世界40多个专利机构的 1000多万个基本发明专利，3000多万 个专利，所有的专利文献都以专利族 为单位进行组织。 在进行相关知识调研的基础 上，业内专家多次沟通，设定检索策 略，并据此构建国内和国际服务机 器人、工业机器人及重点技术专利 分析数据集。借助于汤姆森数据分 析器(TDA)、Aureka、ACCESS、 EXCEL等工具，对数据进行整理， 从不同角度揭示机器人技术发展态 续快速增长(由于专利的公开或授权存在 一定的滞后期，近3年数据仅供参考)，表
明家用服务机器人相关技术越来越受到关 注，相关研发正在快速发展。 2. 家用服务机器人专利技术国家/地区分析 图2给出了家用服务机器人国际专 利受理量的国家排名情况。可以看出， 家用服务机器人专利受理数量最多的前 10个国家/地区依次是日本(JP)、韩国 (KR)、美国(US)、中国(CN)、 德国(DE)、法国(FR)、欧洲专利 局(EP)、中国台湾(TW)、英国 (GB)、加拿大(CA)。日本和韩国受 理的专利数量占有绝对优势，日本专利局图3 家用服务机器人国际专利受理量前10国年度受理量分布的受理数量最多(2064件)，约占总量的 42.5%，韩国专利局的受理数量约占总量的 30%(1460件)。其次是美国、中国、德国，受理数 量在200-600件之间。由此可见，日本、韩国、 美国、中国、德国是家用服务机器人的重要研 发和竞争区域。