第一篇：機(jī)器人演講稿

各位評判老師你們好：

我們的創(chuàng)意是福島核電站，我們都知道日本遭遇了特大海嘯和地震，導(dǎo)致了福島核電站的核輻射，很多國家都在災(zāi)后派出了無數(shù)救援隊(duì)到日本采取進(jìn)行救援，中國也排除了救援小隊(duì)，但是輻射對身體傷害很大，很多救援人員都受到了核輻射的傷害，為了不讓我們救援人員受到核輻射的傷害，我們派出了一個特別的救援隊(duì)，他是一個機(jī)器人，評判老師你們看，這就是我們的機(jī)器人，現(xiàn)在機(jī)器人所在的現(xiàn)場就是日本福島核電站，評判老師看到的場景就是福島核電站受災(zāi)后的景象，這是報廢的核電站，這邊有很多破損的房屋，場景真是滿目瘡痍。我們的機(jī)器人就是在這樣的環(huán)境下工作的。為什么我們要派一個機(jī)器人去救援呢？

因?yàn)檫@樣機(jī)器人就能代替我們?nèi)祟悾屓祟惷馐芎溯椛涞膫?，我們的機(jī)器人是用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，通過無線遙控設(shè)備在中國國內(nèi)就能完成日本的救援工作。評判老師你們看：我們的救援機(jī)器人主要是由四個NXT機(jī)器人大腦，四個馬達(dá)，八個觸感和圓梁組成。通過藍(lán)牙無線遙控的，我們的機(jī)械手臂上面有齒輪傳到和鏈條傳動，還有減速裝置，這個機(jī)械手是兩個馬達(dá)來控制的，我們的機(jī)器人行走是靠另外兩個馬達(dá)連接輪胎帶動機(jī)器人行走的，這個機(jī)器人后面有一個能裝很多東西的容器，當(dāng)機(jī)器人機(jī)械手把廢料撿起來的時候會放到我們的容器里面，然后把這些廢料統(tǒng)一處理。

注：第一段在我所寫的基礎(chǔ)上可以自己發(fā)揮，三個學(xué)員互相補(bǔ)充，但是不能中途打斷同伴的話。第二段有些是專業(yè)知識，就按照我上面所寫背下來，闡述給評判老師，評判老師話沒有說完的時候切忌不要隨便打斷評委老師的話

第二篇：關(guān)于機(jī)器人的英語演講稿

Robotics is the science and technology and application of robots.Stories of artificial helpers and attempts to create them has a long history and is the basis of much science fiction.Robots are generally used to help with jobs that are too dirty or boring for most human beings.The first prgrammable humanoid robot was about 1206 AD.We can make a robot to look like almost anything we want.The most fantasized about are ones that have a humanoid appearance.Think of a repetative task and generally there is probably one on th market that can do what you want.Remember Rosey the robot on The Jetsons, or the robot on Lost in Space.We have come a long way, but we aren't quite that far yet.It is only a matter of time.There are already robots that can do simple tasks like cleaning the floor, or doing the laundry.But these won't be ready for the public until about the year 2010.The cost of the robots is another matter.The robot is based around the structure, which is like the skeleton of the human body.It is the main support system.Next, you have the actuatorsor “muscles” of the robot.This is quite complex, and I won't go into now.Manipulators are the way an object is manipulated.This generally is done by grippers, or effectors.Then there is locomotion to worry about.Do you have a flat surface that it will work on? Then it will probably be a rolling robot.It can be two wheels, four wheels, or on tracks.If there are stairs, or uneven terrain the problem becomes more complex.Walking is difficult to solve, especially if you compare it to how a human walks.If The robot has locomotion, I am assuming it is going from point A to point B.Does it need memory to get to point A and memory to get to point B? It will probably need something similar to radar to be used for crash avoidance.Scientists and researchers are constantly trying to hone the robot into something better.Robots make our life a lot easier.They are in every facet of our life.The computer, garage door opener, unmanned reconnaissance planes, satellites, lawn mowers, a GPS in our car.These are all of robots we we use every day and probably don't think about it.As you can tell, robots can get very complex very quickly.The fancier you make it, the more compkex and expensive it becomes.You are trying to tell an inanimate object how to do something halfway human, and that is complex.People who go all Lou Dobbs about robots.People say things like: All robots look alike.Robots should speak English.Robots are taking all the jobs.Robots don't pay enough taxes.Robots reproduce like bunnies.I don't want my child playing with a robot, or goodness gracious, marrying a robot.An acquaintance of mine, who discriminates against robots, but never actually met one, received a Roomba for Christmas “I pushed its power button,” she said.“It was so cute when it sounded the ”charge,“ and scurried across the floor gobbling up dust bunnies.I love Roomba,” she said.“But I still don't like robots.” It is typical to think that your robot is somehow different from other robots.Those other robots can not be trusted.It may take another generation, one where our children are raised amongst robots, for them to gain acceptance.Like the washing machine and the automobile, robots are part of our future.It is true that robots can be hard to tell apart.I remember Sarah Connor in Terminator II.She damn near wet her pants when a series 800-Model 101 showed up, a few years after she'd sent its twin to the scrap heap.Given a little time, however, she got acquainted with the big, muscle-bound machine.She fantasized about keeping him on as dad and husband.After all, he got along well with the boy, was a good provider, and would stop at nothing to protect her family.Although robots are loyal and dependable, they do screw up once in a while.I'm thinking of HAL in 2001, A Space Odyssey.He definitely made a mistake of judgment.I still think he deserved a second chance? For every HAL, there are dozens of R2-D2's and 3CPO's.And that cute little WALL-E.Occasionally, there is a bad egg, like ED-209 in RoboCop.Or the Battle Droids in Star Wars.But are they worse than rottweilers and pit bulls? Surely, some of them can be rehabilitated, and make good pets.From an economic point of view, you can't beat robots.They work day and night.They rarely call in sick.They add to the nation's GDP, and don't require pensions or health care.They are terrific with numbers and rarely have math anxiety.RoboDoc performs delicate surgeries 24/7 and he never gets the shakes.But, you ask, “What if they go into politics?” Will they impose their culture, their language, and their way of life on us? Forget about it.No one can resist Big Macs, vacations to Disneyland, and shopping at Walmart.This is America..Face it, robots are here to stay.They are willing to do ANYTHING.They make great maids and gardeners, sweepers and scrubbers, mowers and choppers.There are robots that care for the elderly, wash their dirty bottoms and soon perhaps, play Yahtzee with them.There are robots that imitate pets yet don't require walks nor litter boxes.Even robots that'll go the fridge, grab a cold beer, and bring it to you.If it's eager to watch the Super Bowl, and play Wii Tennis, you got yourself a great roommate.As far as intermarriage with a robot, didn't they try that in The Stepford Wives? Maybe it was just too soon.Most of us are still of of the mindset that robotics is something that is rather futuristic.We still may have pictures in our head of humanoid robots, flailing their arms and either attacking the Earth from other planets or perhaps protecting us in some way or another.The fact of the matter is, humanoid robots are still very much futuristic but much of the future of robots is already in existence today.Robots are used in a number of different settings that you might find rather interesting.Here is a little bit about the future of robotics and the fact that much of it is already in existence with what we are doing now.One of the ways in which robots are most often used is in an industrial setting.The automotive industry, for example, makes use of robots on their assembly lines to do a number of different tasks.Unfortunately, this has put many individuals out of a job because the robot was able to do what they used to do on the assembly line more efficiently.Not only that, once the robot is put into place they are able to take care of these repetitive tasks, 24 hours a day, 365 days a year.One of the ways in which robotics is used on a regular basis is in spot welding.Although this used to require a human touch, much of the welding that is now done by robots is so accurate and precise that a human could not possibly take care of it in that way.Many times, this welding needs to be done in an assembly line environment so the same simple task is done over and over again.It will be difficult for anybody to improve on what is already existing in these robotics unless they make them less apt to have difficulties from breaking down.Robots are also able to help us to get out of dangerous situations in many cases.A good example of this is spring painting.Humans used to have to take care of spray painting in the automotive industry and other industrial settings.This put them at risk because they were constantly being exposed to dangerous chemicals, even if they wore protective clothing.A robot is not only able to be in these rooms without having to worry about health concerns, they are able to do the painting more evenly and accurately than their human counterparts.Finally, robotics are often used in the development and building of computer chips.These chips are often too small for humans to work on themselves so if or not for the robotics that are put to use in these factories, much of the computer science that we have today would not be in existence.Although they will continue to improve on this and other things in the robotics industry, the fact of the matter is that the modern-day use of robotics is already futuristic.Developing a humanoid robot has long since captured the human imagination and will be the continued focus in the future of robotics.Scientists say there are two obstacles to creating a robot with human or super-human intelligence: vision and processing sensory information.“It is almost impossible to predict when machines will become as clever as humans,” admits Ronald Arkin, a robotics expert at the Mobile Robot Laboratory in Atlanta, Georgia.“Although work in magnetic resonance imaging holds great promise, researchers can now watch areas of the brain light up as individuals carry out specific mental tasks.When we have that knowledge, we can pass it on to computers.”

Motor vehicle production is one area where robotics automation is already being used.Yet imagine a world where we can read, have a glass of wine, talk freely on our cell phones or take a nap while our personal automobile drives itself from our workplace to our doorstep.Or perhaps we'll abandon the wheeled prototypes altogether and kick back in our personal flying car like numerous science fiction films predict.So how far are we from such a future?

Well, in 2007, the US Defense Advanced Research Project Agency had 83 robotic system vehicles driving through a 60-mile urban course, navigating around other vehicles, pedestrians and obstacles;all without incident.Just three years ago, robotic vehicles couldn't even drive straight across the wide-open desert without crashing.“The robotics industry is developing in much the same way the computer business did thirty years ago,” Microsoft founder Bill Gates observed.So what is in store for the future of robotics in the workplace? The US military is one of the biggest donators to robotic research, as they hope to replace human lives with robotics automation, reducing our casualties in war.Robots are already completing reconnaissance missions, disassembling explosives and firing on enemy combatants.Military chiefs are aiming to make a third of all ground vehicles driver-less by 2015.Researchers are also looking at robots similar to those featured in Isaac Asimov's “I Robot” that cooperate together in a swarm-like way to complete complex tasks.Just the size of a small bug, these insect swarms look unassuming but are capable of jamming communication lines, gathering intelligence and firing at enemy combatants.The future of robotics is taking aim at the rapidly aging population, with the end goal of providing for the elderly in places like the US which will see 97 million baby boomers in need of care or in Japan, where 22% of the population is over 65.Currently $1 billion is spent each year researching how autonomous robots can care for the elderly.Secom's “My Spoon” robot, for instance, can feed disabled people by breaking up food into chewable morsels and spooning it into their mouths.“Paro,” another Japanese invention, looks like a baby seal and responds to the affection of lonely elderly patients, while also monitoring their heart rate and health symptoms.機(jī)器人是機(jī)器人的科學(xué)技術(shù)和應(yīng)用。人造傭工，并嘗試建立他們的故事，有著悠久的歷史，是許多科幻小說的基礎(chǔ)上。

機(jī)器人通常用于幫助工作，是對大多數(shù)人過臟或無聊。

第一prgrammable人形機(jī)器人約1206公元。我們可以讓機(jī)器人看起來像幾乎任何我們想要的。最幻想的是那些有一個人形的外觀。認(rèn)為一個repetative任務(wù)，一般有可能是個市場之一，可以做你想做的。

記住Rosey摩登家庭機(jī)器人，或迷失在太空機(jī)器人。我們已經(jīng)走過了很長的路要走，但我們沒有想象中的那么遠(yuǎn)。這只是一個時間問題。目前已經(jīng)有機(jī)器人，可以做簡單的任務(wù)，如擦地板，洗衣服。但這些不會為市民準(zhǔn)備，直到大約2010年。機(jī)器人的成本則是另一回事。

機(jī)器人根據(jù)周圍的結(jié)構(gòu)，這是一樣的人體骨架。這是主要的支持系統(tǒng)。

接下來，你必須在actuatorsor機(jī)器人的“肌肉”。這是一個相當(dāng)復(fù)雜的，到現(xiàn)在我不會去。

機(jī)器人是一個對象進(jìn)行操作的方式。這通常是通過吸盤，或效應(yīng)。

再有就是運(yùn)動，不用擔(dān)心。你有一個平坦的表面，它會工作嗎？然后，它可能會是一個滾動的機(jī)器人。它可以是兩個輪子，四個輪子，或在軌道上。

如果有樓梯，或不平坦的地形，這個問題變得更加復(fù)雜。步行是難以解決的問題，特別是如果你把它比作人類各界如何。如果該機(jī)器人具有運(yùn)動，我假設(shè)它會從A點(diǎn)到B點(diǎn)是否需要內(nèi)存去點(diǎn)A和內(nèi)存B點(diǎn)去？它可能會需要類似的雷達(dá)被用于避免碰撞。

科學(xué)家和研究人員正在不斷努力，更好的磨練到的東西的機(jī)器人。

機(jī)器人讓我們的生活輕松了許多。他們是在我們生活的各個方面。計算機(jī)，車庫門開啟，無人偵察機(jī)，衛(wèi)星，割草機(jī)，在我們的車的GPS。這些都是我們每天使用的機(jī)器人，可能不會去想它。

可以看出，機(jī)器人可以很快變得非常復(fù)雜。鴿友你做它，更c(diǎn)ompkex和昂貴的，它變得。您正試圖告訴一個沒有生命的物體，如何做到一半人類的東西，這是復(fù)雜的。

所有關(guān)于機(jī)器人的婁多布斯的人去。有人說這樣的話：所有的機(jī)器人看起來很像。機(jī)器人應(yīng)該會講英語。機(jī)器人采取的所有工作。機(jī)器人不支付足夠的稅收。機(jī)器人重現(xiàn)像兔子。我不希望我的孩子玩機(jī)器人，或天哪，娶個機(jī)器人。

我的一個熟人，誰歧視的機(jī)器人，但從來沒有真正遇到了一個，收到了圣誕的倫巴“我推它的電源按鈕，”她說?！斑@是太可愛了，當(dāng)它敲響了”充電“，并忙不迭地板整個吞噬了粉塵兔子。我愛的Roomba，”她說?！安贿^，我還是不喜歡的機(jī)器人?！边@是典型的想從其他機(jī)器人，機(jī)器人是有點(diǎn)不同。這些機(jī)器人可以不被信任。

這可能需要一代又一代，我們的孩子，其中包括機(jī)器人提出，為他們獲得認(rèn)可。洗衣機(jī)和汽車一樣，機(jī)器人是我們未來的一部分。

這是真正的機(jī)器人可能很難分辨。我記得在終結(jié)者II薩拉·康納。她該死附近濕她的褲子時，一系列800-101型顯示，幾年后，她已經(jīng)給它的孿生一堆廢鐵。然而，由于一點(diǎn)點(diǎn)時間，她結(jié)識大，肌肉綁定機(jī)。她想像他作為父親和丈夫。畢竟，他與男孩相處得很好，是一個很好的供應(yīng)商，并會不惜一切保護(hù)她的家人。

雖然機(jī)器人是忠誠可靠的，他們也搞砸過一段時間。我想的HAL在2001年，太空奧德賽。他肯定作出了錯誤的判斷。我仍然認(rèn)為他應(yīng)該得到第二次機(jī)會嗎？對于每一個HAL，有數(shù)十家的R2-D2的和3CPO的。和可愛的小墻-E。

偶爾，有一個壞雞蛋一樣，ED-209鐵甲威龍。或在“星球大戰(zhàn)”的戰(zhàn)斗機(jī)器人。但他們比羅威納犬和斗牛差嗎？當(dāng)然，他們中的一些可以修復(fù)，并做好寵物。

從經(jīng)濟(jì)角度來看，你不能擊敗機(jī)器人。他們?nèi)找构ぷ鳌Ｋ麄兒苌僬埐〖?。它們添加到該國的國?nèi)生產(chǎn)總值，不需要退休金或醫(yī)療保健。他們與號碼了不起的，很少有數(shù)學(xué)焦慮。ROBODOC執(zhí)行細(xì)膩手術(shù)的24/7，他從來沒有得到的震動。

但是，你問，“如果他們進(jìn)入政治？”他們將他們的文化，語言，和他們的生活方式強(qiáng)加給我們？忘掉它。沒有人能抵擋巨無霸，迪士尼樂園度假，并在沃爾瑪購物。這是美國..面對它，機(jī)器人在這里停留。他們愿意做任何事情。他們使偉大的女傭和園丁，清潔工和洗滌器，剪草機(jī)和直升機(jī)。有機(jī)器人，照顧老人，洗臟褲，很快也許，他們一起玩Yahtzee的。有機(jī)器人，模仿寵物不需要散步，也沒有垃圾箱。甚至機(jī)器人去冰箱，搶了冰涼的啤酒，并把它給你的。如果它渴望觀看超級碗，玩Wii網(wǎng)球，你自己一個偉大的室友。

至于與機(jī)器人通婚，他們沒有嘗試在嬌妻？也許是太快了。

我們大多數(shù)人的心態(tài)仍然是機(jī)器人，而未來的東西是。我們?nèi)匀豢梢栽谖覀兊娜诵螜C(jī)器人的頭部有照片，揮舞著他們的武器，無論是進(jìn)攻地球或其他行星也許我們在一些這樣或那樣的保護(hù)。事實(shí)上，人形機(jī)器人仍然非常未來，但未來的機(jī)器人大部分是已經(jīng)存在的今天。機(jī)器人的使用在許多不同的設(shè)置，你會發(fā)現(xiàn)相當(dāng)有趣。這是一個關(guān)于未來的機(jī)器人，事實(shí)上，它已經(jīng)是存在的，與我們現(xiàn)在正在做什么的一點(diǎn)。

在這種機(jī)器人是最常用的方法之一是在工業(yè)環(huán)境中。汽車行業(yè)，例如，利用其裝配流水線上的機(jī)器人，做一些不同的任務(wù)。不幸的是，這已經(jīng)把許多人失去了工作，因?yàn)闄C(jī)器人是能夠做什么，他們更有效地使用在流水線上做。不僅一次到位機(jī)器人，他們能夠采取這些重復(fù)性的任務(wù)，每天24小時，一年365天照顧。

在機(jī)器人定期的方式之一是在點(diǎn)焊。雖然這使用，現(xiàn)由機(jī)器人來完成焊接的需要人情味，多是如此的準(zhǔn)確和精確的，一個人不能以這種方式照顧。很多時候，這種焊接需要在裝配線環(huán)境，所以同一個簡單的任務(wù)做了一遍。這將是困難的，任何人，以改善這些機(jī)器人已在現(xiàn)有的，除非他們打破有困難，他們不太容易。

機(jī)器人也能幫助我們在許多情況下，危險的情況下。一個很好的例子，這是春天的畫。人類曾經(jīng)有過要照顧噴涂在汽車行業(yè)及其他工業(yè)設(shè)置。這把在危險之中，因?yàn)樗麄儾粩嗟乇槐┞对谖ｋU化學(xué)品的，即使他們穿著防護(hù)服。機(jī)器人不僅能夠在這些房間，而不必?fù)?dān)心健康問題，他們能比他們的人類同行更均勻，準(zhǔn)確地做畫。最后，機(jī)器人通常用于計算機(jī)芯片的開發(fā)和建設(shè)。這些芯片往往是人類自己，如果不投入使用，在這些工廠中，許多我們今天不會存在計算機(jī)科學(xué)，機(jī)器人，所以太小。雖然他們將繼續(xù)以改善在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)和其他的東西，事實(shí)上是現(xiàn)代機(jī)器人的日常使用已經(jīng)是未來。

發(fā)展的人形機(jī)器人早已占領(lǐng)了人類的想象力，并在未來的機(jī)器人將持續(xù)關(guān)注?？茖W(xué)家們說，有兩個障礙，創(chuàng)造一個人類或超人類智能的機(jī)器人：視覺和處理感覺信息?！斑@幾乎是不可能預(yù)測時，機(jī)器將成為為人類聰明，”承認(rèn)，在佐治亞州亞特蘭大市的移動機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的機(jī)器人專家羅納德·阿金。“磁共振成像的工作，雖然擁有巨大潛力，研究人員現(xiàn)在可以看光腦的領(lǐng)域，個人進(jìn)行了具體的心理任務(wù)。當(dāng)我們擁有的知識，我們可以通過電腦?！?/p>

汽車生產(chǎn)是一個領(lǐng)域，已被用于機(jī)器人自動化。然而，想象的世界里，我們可以讀，有一杯酒，談自由在我們的手機(jī)或小睡，而我們的個人汽車驅(qū)動從我們的工作場所，我們的家門口?；蛘呶覀儠艞壿喪皆屯耆咴谖覀儌€人的飛行汽車像許多科幻電影預(yù)測。因此，如何有多遠(yuǎn)，我們從這樣一個未來嗎？

那么，在2007年，美國國防部高級研究計劃局有83機(jī)器人系統(tǒng)的車輛，開車60英里的城市當(dāng)然，周圍其他車輛，行人和障礙航行，一切平安無事。就在三年前，機(jī)器人車輛無法甚至開車穿過敞開的沙漠，沒有崩潰?！皺C(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展電腦業(yè)務(wù)做了30年前大致相同的方式，微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨觀察?！?/p>

那么，什么是在為未來的機(jī)器人在工作場所的商店嗎？美軍是機(jī)器人研究的最大的捐贈者之一，因?yàn)樗麄兿Ｍ麢C(jī)器人自動化取代人的生命，減少我們在戰(zhàn)爭中的傷亡。機(jī)器人已經(jīng)完成偵察任務(wù)，拆卸爆炸物和射擊敵人戰(zhàn)斗。

軍事首領(lǐng)的目標(biāo)是使三分之一的所有地面車輛到2015年的司機(jī)。研究人員還著眼于阿西莫夫的“我機(jī)器人”，在群樣的方式來完成復(fù)雜的任務(wù)合作特色的機(jī)器人類似。只是大小的一個小bug，這些昆蟲群看起來毫不起眼，但有能力，通信線路的干擾，搜集情報和敵人戰(zhàn)斗射擊。

未來的機(jī)器人在人口迅速老齡化的目的，最終目標(biāo)是在像美國這樣的地方，會看到需要照顧，或在日本，其中22％的人口超過97萬嬰兒潮為老人提供65。目前為1億美元，每年花在研究如何自主機(jī)器人可以照顧老人。例如，世強(qiáng)的“我的勺子”機(jī)器人，可以養(yǎng)活分手到咀嚼少量的食物和勺子往嘴里塞的殘疾人士?！芭亮_”，另一位日本人發(fā)明的，看上去像一個小海豹和響應(yīng)孤獨(dú)的老年患者的感情，同時監(jiān)測他們的心率和健康癥狀。

第三篇：機(jī)器人

機(jī)器人

爸爸，我作業(yè)寫完了，可以玩電腦嗎？可以。聽完爸爸的這句話，我直奔向電腦，打開電腦。接下來又得要等1分鐘左右，真煩人！我想：要是有電腦機(jī)器人該多好啊！20年后的我就能發(fā)明這種電腦機(jī)器人。

它有兩根又細(xì)又長的天線；方方正正的腦袋；一雙由攝象機(jī)組成的眼睛；三角形的大嘴巴；左側(cè)的耳朵是一個手機(jī)；而右側(cè)的耳朵是一臺小巧玲瓏、精致、精美的迷你收音機(jī)。它的肚子上有一臺特制的電腦與鍵盤。

這種電腦機(jī)器人的是：它只要一打開它，屏幕上就會自動顯示出桌面；而且耗電量少；可以節(jié)約電；它可以防止我們上不良網(wǎng)站、而且，它還可以防止病毒損壞電腦；它可以變得很大很大，也可以變得很小很小，隨身帶在身上。比如，某一家企業(yè)的總經(jīng)理正在某個地方旅游，玩得正高興，公司就像半路殺來的程咬金，給這位玩得正高興的總經(jīng)理潑了一盆子的冷水，如果這位總經(jīng)理有電腦機(jī)器人的話，就不發(fā)愁了。

第四篇：機(jī)器人工作站

運(yùn)城學(xué)院 設(shè)計說明書

機(jī)器人工作站

學(xué)

院： 運(yùn)城學(xué)院 團(tuán)隊(duì)名稱：TENGFEI

專

業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化

團(tuán)隊(duì)成員： 任曉圓 張志凱 指導(dǎo)教師： 王新海

設(shè)計說明時間：二О一四年九月二十一日～十月三十一日

摘要

機(jī)器人工作站是當(dāng)今世界工業(yè)發(fā)展潮流的方向與我國工業(yè)發(fā)展水平相結(jié)合的產(chǎn)物，在自動化生產(chǎn)逐漸普及的今天，能夠?yàn)槲覈墓I(yè)自動化生產(chǎn)做出重大貢獻(xiàn)的機(jī)器人工作站就出現(xiàn)了，該工作站由工業(yè)機(jī)器人和自動化流水線兩大部分組成，可以實(shí)現(xiàn)360度全方位立體式工作。工業(yè)機(jī)器人通過精確地抓取零件，再通過高精度傳感器的配合，將零件在加工臺和流水線之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，克服手工操作的枯燥以及多目的地轉(zhuǎn)移的危險，既降低了人力成本有提高了工作效率。關(guān)鍵詞：智能機(jī)器人

Abstract Mobile robot workstation is the world's industrial development trend direction with the combination of the level of industrial development in our country, the growing popularity of the automated production today, will be able to make a significant contribution for our country's industrial automation production in mobile robot workstation, the workstation consists of two most industrial robots and automated assembly line, can achieve 360-degree vertical work.Industrial robot by scraping parts accurately, and then by high precision sensor, moving parts between the JiaGongTai and assembly line, to overcome the manual operation of boring and multi-destination transfer risk, is not only reduced labor costs to improve the working efficiency.Keywords: intelligent mobile robot

目錄

第一章緒論.......................................................................................................................................1

1.1 智能機(jī)器人的行業(yè)發(fā)展前景...........................................................................................1 1.2 流水線行業(yè)的發(fā)展前景...................................................................................................1 1.3 本文主要研究的內(nèi)容.......................................................................................................1 第二章機(jī)器人工作站簡介...............................................................................................................2

2.1 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計的特點(diǎn)...................................................................................................2 2.2 與機(jī)器人有關(guān)的概念.......................................................................................................2 2.3 方案設(shè)計...........................................................................................................................3 2.3.1 機(jī)器人設(shè)計方案要求...................................................................................................3 2.3.2機(jī)器人方案結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析........................................................................................4 2.4流水線方案設(shè)計與介紹....................................................................................................5 第三章有限元分析...........................................................................................................................7 材料屬性...........................................................................................................................................8 第四章總結(jié).......................................................................................................................................9 4.1 設(shè)計特色...................................................................................................................................9

4.2 總結(jié)...................................................................................................................................9 4.3心得體會............................................................................................................................9 參考文獻(xiàn).................................................................................................................................10

1第一章 緒論

1.1 智能機(jī)器人的行業(yè)發(fā)展前景

工業(yè)機(jī)器人是由傳動機(jī)構(gòu)、驅(qū)動結(jié)構(gòu)以及夾具等部分組成。工業(yè)機(jī)器人可以通過底座，大臂、小臂和夾具的配合實(shí)現(xiàn)對流水線上的工件的夾取。從而實(shí)現(xiàn)工件在流水線和物料箱之間的轉(zhuǎn)移。它可以大大的提高工作效率，提高工作的精確度，降低物料的損耗實(shí)現(xiàn)高效工作。隨著我國制定機(jī)器人在2020年普及到工廠的計劃，工業(yè)機(jī)器人必將迎來一個發(fā)展的春天，這將極大的提升我國工業(yè)化的水平。

1.2 流水線行業(yè)的發(fā)展前景

在社會快速發(fā)展、競爭激烈的今天，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)工藝成本，最大限度的滿足生產(chǎn)要求將直接決定各企業(yè)工廠能否緊跟社會腳步，贏得時間，占領(lǐng)市場甚至將決定企業(yè)的生死存亡。為此，企業(yè)生產(chǎn)自動化無疑扮演著重要的角色，裝配流水線自動化作為工業(yè)自動化的一部分，能提高生產(chǎn)效率，降低工藝流程成本，最大限度的適應(yīng)產(chǎn)品變化，提高產(chǎn)品質(zhì)量，它是現(xiàn)代化生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的重要組成部分。

1.3馬大測試的發(fā)展前景

隨著智能手機(jī)在全世界范圍內(nèi)的普及，智能手機(jī)已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊粋€組成部分，而手機(jī)中的馬達(dá)質(zhì)量的好壞也就成為了人們對某一品牌的手機(jī)的質(zhì)量好壞的重要的評價標(biāo)準(zhǔn)，所以對于手機(jī)中的馬達(dá)的檢測也就顯得十分重要。

1.4 本文主要研究的內(nèi)容

本文主要以工業(yè)機(jī)器人、馬達(dá)測試工站和自動化流水線為對象進(jìn)行研究，分析其結(jié)構(gòu)，結(jié)合其工作原理，設(shè)計出新的自動化機(jī)器，并采用電器控制，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，來完成相應(yīng)的工作。同時，本文還研究本機(jī)器的運(yùn)動情況及受力情況。以及效率問題等生產(chǎn)時遇到的問題。最重要的是研究其加工流程，以便實(shí)現(xiàn)其規(guī)定功能，并按實(shí)際情況進(jìn)行分析。

第二章 馬達(dá)自動化測試工作站簡介

2.1 方案功能設(shè)計與分析

方案一 采用風(fēng)車型馬達(dá)測試箱布局

該方案占地面積小，可以充分利用車間的空間，但是技術(shù)要求高、成本高 方案二采用左右對稱式馬達(dá)測試箱布局 該方案占地面積大，可以放置的測試站數(shù)量少，不能充分利用工業(yè)機(jī)器人的高自由度的優(yōu)點(diǎn)，效率比較低

方案三 采用環(huán)形陣列型馬達(dá)測試箱分布

該方案占地面積小，可以充分利用工業(yè)機(jī)械手的高自由度的優(yōu)勢，效率高 經(jīng)過對測試站的分布和工廠車間本身可用空間的分析，以及生產(chǎn)商對于設(shè)備成本的要求，我們覺定采用第三種設(shè)計方案。該方案可以充分利用工廠的空間，減少占地面積，還可以

2.2 與機(jī)器人有關(guān)的概念

以下是本文中涉及到的一些與機(jī)器人技術(shù)有關(guān)的概念。

1.自由度：工業(yè)機(jī)器人一般都為多關(guān)節(jié)的空間機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動副通常有移動副和轉(zhuǎn)動副兩種。相應(yīng)地，以轉(zhuǎn)動副相連的關(guān)節(jié)稱為轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。以移動副相連的關(guān)節(jié)稱為移動關(guān)節(jié)。在這些關(guān)節(jié)中，單獨(dú)驅(qū)動的關(guān)節(jié)稱為主動關(guān)節(jié)。主動關(guān)節(jié)的數(shù)目稱為機(jī)器人的自由度。2.機(jī)器人的分類

機(jī)器人分類方法有多種。

(1)按機(jī)器人的控制方法的不同，可分為點(diǎn)位控制型（PTP），連續(xù)軌跡控制型（CP）：（a）點(diǎn)位控制型（Point to Point Control）：機(jī)器人受控運(yùn)動方式為自一個點(diǎn)位目標(biāo)向另一個點(diǎn)位目標(biāo)移動，只在目標(biāo)點(diǎn)上完成操作。例如:機(jī)器人在進(jìn)行點(diǎn)焊時的軌跡控制。

（b）連續(xù)軌跡控制型（Continuous Path Control）：機(jī)器人各關(guān)節(jié)同時做受控運(yùn)動，使機(jī)器人末端執(zhí)行器按預(yù)期軌跡和速度運(yùn)動，為此各關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)需要獲得驅(qū)動機(jī)的角位移和角速度信號，如機(jī)器人進(jìn)行焊縫為曲線的弧焊作業(yè)時的軌跡控制。

(2)按機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分類，可分為四類：

（a）直角坐標(biāo)型：該型機(jī)器人前三個關(guān)節(jié)為移動關(guān)節(jié)，運(yùn)動方向垂直，其控制方案與數(shù)控機(jī)床類似，各關(guān)節(jié)之間沒有耦合，不會產(chǎn)生奇異狀態(tài)，剛性好、精度高。缺點(diǎn)是占地面積大、工作空間小。

（b）圓柱坐標(biāo)型：該型機(jī)器人前三個關(guān)節(jié)為兩個移動關(guān)節(jié)和一個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，以q, r, z為坐標(biāo)，位置函數(shù)為P = f(q, r, z),其中，r 是手臂徑向長度，z 是垂直方向的位移，q 是手臂繞垂直軸的角位移。這種形式的機(jī)器人占用空間小，結(jié)構(gòu)簡單。

2（c）球坐標(biāo)型：具有兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和一個移動關(guān)節(jié)。以q,f, y 為坐標(biāo)，位置函數(shù)為P = f(q ,f, y)，該型機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)是靈活性好，占地面積小，但剛度、精度較差。

（d）關(guān)節(jié)坐標(biāo)型：有垂直關(guān)節(jié)型和水平關(guān)節(jié)型（SCARA 型）機(jī)器人。前三個關(guān)節(jié)都是回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，特點(diǎn)是動作靈活，工作空間大、占地面積小，缺點(diǎn)是剛度和精度較差。

(3)按驅(qū)動方式分類：

按驅(qū)動方式可分為：（a）氣壓驅(qū)動；（b）液壓驅(qū)動；（c）電氣驅(qū)動。電氣驅(qū)動是 20 世紀(jì)90 年代后機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用最多的驅(qū)動方式。它有結(jié)構(gòu)簡單、易于控制、使用方便、運(yùn)動精度高、驅(qū)動效率高、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。(4)按用途分類：

可分為搬運(yùn)機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、焊接機(jī)器人、裝配機(jī)器人、切削加工機(jī)器人和特種用途機(jī)器人等。

2.3 方案設(shè)計

2.3.1 機(jī)器人設(shè)計方案要求

如前所述，該機(jī)器人用于制造車間物流系統(tǒng)中工件的搬運(yùn)、裝夾和日常生活中的持物、看護(hù)等。能夠固定在移動裝置（如AGV）上，以實(shí)現(xiàn)靈活移動。要求動作靈活，工作范圍大，被夾持物應(yīng)具有多種姿態(tài)，自由度6個，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。采用電動機(jī)驅(qū)動。

手腕回轉(zhuǎn)速度

V腕回 = 40°/s 手臂伸縮速度

V臂伸 = 50 mm/s 手臂回轉(zhuǎn)速度

V臂回 = 40°/s 手臂升降速度

V臂升 = 50 mm/s 立柱水平運(yùn)動速度

V柱移 = 50 mm/s 手指夾緊油缸的運(yùn)動速度

V夾 = 50 mm/s 2.3.2 方案功能設(shè)計與分析

a 機(jī)器人自由度的分配和手臂手腕的構(gòu)形

手臂是執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的主要運(yùn)動部件，它用來支承腕關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器，并使它們能在空間運(yùn)動。為了使手部能達(dá)到工作空間的任意位置，手臂一般至少有三個自由度，少數(shù)專用的工業(yè)機(jī)器人手臂自由度少于三個。手臂的結(jié)構(gòu)形式有多種，常用的構(gòu)形如圖2-1。

本課題要求機(jī)器人手臂能達(dá)到工作空間的任意位置和姿態(tài)，同時要結(jié)構(gòu)簡單，容易控制。綜合考慮后確定該機(jī)器人具有四個自由度，其中手臂兩個自由度。由于在同樣的體積條件下，非關(guān)節(jié)型機(jī)器人比關(guān)節(jié)型機(jī)器人有大得多的相對空間（手腕可達(dá)到的最大空間體積與機(jī)器人本體外殼體積之比）和絕對工作空間，結(jié)構(gòu)緊湊，同時關(guān)節(jié)型機(jī)器人的動作和軌跡更靈活，因此該型機(jī)器人采用非關(guān)節(jié)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。

32.3.2機(jī)器人方案結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析

各部件組成和功能描述如下：(1)底座部件：

底座部件包括底座、回轉(zhuǎn)部件、傳動部件和步進(jìn)電機(jī)等。底座部件固定在流水線上，支持整個操作機(jī)，步進(jìn)電機(jī)固定在底座上，一級同步帶傳動將運(yùn)動傳遞到腰部回轉(zhuǎn)軸，同時起到減速作用。(2)腰部回轉(zhuǎn)部件：

腰部回轉(zhuǎn)部件包括腰部支架、回轉(zhuǎn)軸、支架等。作用是支承大臂部件，并完成腰部回轉(zhuǎn)運(yùn)動。在腰部支架上固定著驅(qū)動大臂和小臂的電機(jī)。(3)大臂部件：包括大臂和傳動部件。

(4)小臂部件：包括小臂、減速齒輪箱、傳動部件、傳動軸等，在小 臂前端（靠近大臂的一端）固定驅(qū)動手腕運(yùn)動的步進(jìn)電機(jī)(5)手腕部件：包括手腕殼體和傳動軸、機(jī)械接口等(6)末端執(zhí)行器： 為抓取不同形狀、不同材質(zhì)的物體，末端執(zhí)行器設(shè)計得開合范圍比較大，為0～30mm。考慮在指尖的平面上貼傳感器片，進(jìn)行力的控制。手爪采用電機(jī)驅(qū)動，平行開合機(jī)構(gòu)。

手部是機(jī)械手直接用于抓取和握緊工件或夾持專用工具進(jìn)行操作的部件，它具有模仿人手的功能，并安裝于機(jī)械手手臂的前端。機(jī)械手結(jié)構(gòu)型式不象人手，它的手指形狀也不象人的手指、，它沒有手掌，只有自身的運(yùn)動將物體包住，因此，手部結(jié)構(gòu)及型式根據(jù)它的使用場合和被夾持工件的形狀，尺寸，重量，材質(zhì)以及被抓取部位等的不同而設(shè)計各種類型的手部結(jié)構(gòu)，它一般可分為鉗爪式，氣吸式，電磁式和其他型式。鉗爪式手部結(jié)構(gòu)由手指和傳力機(jī)構(gòu)組成。其傳力機(jī)構(gòu)形式比較多，如滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式……等，這里采用滑槽杠桿式。設(shè)計時應(yīng)考慮的幾個問題 ①應(yīng)具有足夠的握力（即夾緊力）

在確定手指的握力時，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落。②手指間應(yīng)有一定的開閉角

兩個手指張開與閉合的兩個極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。手指的開閉角保證工件能順利進(jìn)入或脫開。若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。③應(yīng)保證工件的準(zhǔn)確定位

為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶‘V’形面的手指，以便自動定心。④應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度

手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動的影響，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度以防止折斷或彎曲變形，但應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，自重輕。⑤應(yīng)考慮被抓取對象的要求

應(yīng)根據(jù)抓取工件的形狀、抓取部位和抓取數(shù)量的不同，來設(shè)計和確定手指的

4形狀。

驅(qū)動力的計算

1.手指 2.銷軸 3.拉桿 4.指座 圖1 滑槽杠桿式手部受力分析

如圖所示為滑槽式手部結(jié)構(gòu)。在拉桿3作用下銷軸2向上的拉力為P，并通過銷軸中心O點(diǎn)，兩手指1的滑槽對銷軸的反作用力為P1、P2，其力的方向垂直于滑槽中心線OO1和OO2并指向O點(diǎn)，P1和P2的延長線交O1O2于A及B，由于△O1OA和△O2OA均為直角三角形，故∠AOC=∠BOC=α。根據(jù)銷軸的力平衡條件，即

∑Fx=0,P1=P2;∑Fy=0 P=2P1cosα P1=P/2cosα

銷軸對手指的作用力為p1′。手指握緊工件時所需的力稱為握力（即夾緊力），假想握力作用在過手指與工件接觸面的對稱平面內(nèi)，并設(shè)兩力的大小相等，方向相反，以N表示。由手指的力矩平衡條件，即∑m01(F)=0得

P1′h=Nb 因

h=a/cosα

所以

P=2b(cosα)N/a 式中

a——手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對稱中心線的距離（毫米）。

α——工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)連線間的夾角。由上式可知，當(dāng)驅(qū)動力P一定時，α角增大則握力N也隨之增加，但α角過大會導(dǎo)致拉桿（即活塞）的行程過大，以及手指滑槽尺寸長度增大，使之結(jié)構(gòu)加大，因此，一般取α=30°~40°。這里取角α=30度。

22.4流水線方案設(shè)計與介紹

對于本課題來說，裝配流水線系統(tǒng)是一個較大規(guī)模的工業(yè)控制系統(tǒng)的改造升級新控制裝置需要根據(jù)企業(yè)裝備和工藝現(xiàn)況來構(gòu)成并盡可能用到舊系統(tǒng)中的元件。對于人機(jī)交互方式改造后系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類似，以便于

5操作人員迅速掌握。從企業(yè)控制要求中可以看出在新的控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也要處理大量的開關(guān)量，系統(tǒng)的可靠性要高，人機(jī)交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)的存儲和分析匯總能力。

裝配流水線是人和機(jī)器的有效組合，最充分體現(xiàn)設(shè)備的靈活性，它將輸送系統(tǒng)、隨行夾具和在線專機(jī)、檢測設(shè)備有機(jī)的組合，以滿足多品種產(chǎn)品的裝配要求。（1）裝配流水線的傳輸方式

裝配流水線的傳輸方式有同步傳輸?shù)模?強(qiáng)制式）也可以是非同步傳輸（/柔性式），根據(jù)配置的選擇，實(shí)現(xiàn)手工裝配或半自動裝配。流水線在企業(yè)的批量生產(chǎn)中不可或缺。

（2）裝配流水線的設(shè)計參數(shù) 高度1m

寬度0.5m 流水線載重30kg 流水線運(yùn)行速度 6m/s 線體配置 ：日光燈

電風(fēng)扇

120v的電源插座

線體控制箱 緊急制動器

（3）流水線結(jié)構(gòu)分析

流水線受力分析

由上圖可知流水線上的皮帶受到工件箱的向下的壓力和兩個傳動輪給它的牽引力

水平方向的力為F=F1+F2

垂直方向的力為F=G

因此，只有更好的應(yīng)用和改進(jìn)裝配流水線的工藝流程，充分發(fā)揮其自動、連續(xù)、高效率等優(yōu)勢，我們企業(yè)的生產(chǎn)效率才能提升，才能增強(qiáng)我們企業(yè)的產(chǎn)品競爭力，才能更好的造福社會

6第三章 有限元分析

皮帶有限元分析

滑桿有限元分析

7材料屬性

模型參考 屬性

名稱: 鑄造碳鋼 模型類型: 線性彈性同向性 默認(rèn)失敗準(zhǔn)則: 最大 von Mises應(yīng)

力

屈服強(qiáng)度: 2.48168e+008

N/m^2

張力強(qiáng)度: 4.82549e+008

N/m^2

彈性模量: 2e+011 N/m^2 泊松比: 0.32

質(zhì)量密度: 7800 kg/m^3 抗剪模量: 7.6e+010 N/m^2 熱擴(kuò)張系數(shù): 1.2e-005 /Kelvin

零部件

SolidBody 1(切除-拉伸3)(1204滑桿)

曲線數(shù)據(jù):N/A

8第四章 總結(jié)

4.1 設(shè)計特色

本次設(shè)計充分利用了工業(yè)機(jī)器人的靈活性和自動化流水線的高效性，減少了工作時間，提升了工作效率，降低了工作時的零件損耗率，實(shí)現(xiàn)了高精度，高效率，低成本的生產(chǎn)目標(biāo)，可以為生產(chǎn)商節(jié)約大量的人力資源，降低了人力成本，提高利潤率。

4.2 總結(jié)

本次設(shè)計目的是，實(shí)現(xiàn)小部分的自動化，減少勞動力，提高工作效率。本產(chǎn)品有著目前從國外新引進(jìn)的科技，只有科技才能引領(lǐng)生產(chǎn)力的發(fā)展。但科技也是約束本產(chǎn)品的關(guān)鍵，本設(shè)計有很高的技術(shù)要求，能保證生產(chǎn)的精度要求。例如，打印時，利用了工業(yè)機(jī)器人和自動化流水線可以滿足人們的要求。

另外本產(chǎn)品也有很好的生產(chǎn)發(fā)展空間，可用于各個大中型需要打印的車間成產(chǎn)線，因此，本產(chǎn)品用途廣泛適用于大部分需要自動化生產(chǎn)的地方。例如：食品包裝袋生產(chǎn)線，牛奶包裝盒，鋁紙包裝印刷等。

除此之外本產(chǎn)品，不僅打破常規(guī)的生產(chǎn)方式，還開創(chuàng)了裝配一體化生產(chǎn)，加快生產(chǎn)速度，提高生產(chǎn)效率，帶來更多的利益

4.3心得體會

這次的設(shè)計對于我們來說既是一個機(jī)遇也是一個挑戰(zhàn)，我們面臨的的最大困難是

9對solidworks軟件的使用非常的不熟練，由于剛接觸這款軟件我們在設(shè)計之初遇到了很多的問題，例如，對設(shè)計尺寸制定不規(guī)范，不會裝配齒輪，對于動畫的制作了解不深，這些問題使我們在設(shè)計開始時花了很長時間用來熟悉軟件的基本使用。雖然，我們面臨很多的困難，但我們通過查閱，《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計》、《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》等書逐步的了解了各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)行原理，材料的使用條件，應(yīng)力和應(yīng)變的分析條件等知識，在這個過程中我們既學(xué)會了使用軟件又鞏固了所學(xué)的知識，而且還鍛煉了自己的自學(xué)能力，俗話說師傅領(lǐng)進(jìn)門修行在個人，一時的投機(jī)取巧只能解決面前的困難，要想真正學(xué)好一種技術(shù)永遠(yuǎn)要靠自己的勤奮努力，最后，感謝王老師給我們這次機(jī)會，可以使我們鍛煉自己的能力，為我們打開一扇新的窗口。

參考文獻(xiàn)

[1]陳周娟．機(jī)械原理．華中科技大學(xué)出版社，2014 [2]沈萌紅．機(jī)械設(shè)計．華中科技大學(xué)出版社，2012 [3]楊克旺．機(jī)械制圖．北京：高等教育出版社，2012 [4]楊家軍，機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計．武漢：華中理工大學(xué)出版社，2000 [5]郭友寒，機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)及應(yīng)用．北京：人民郵電出版社，2013

第五篇：機(jī)器人論文范文

機(jī)器人技術(shù)

姓名： 導(dǎo)師： 班級： 學(xué)號：

地面移動機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)

摘要：行走機(jī)構(gòu)是移動機(jī)器人的重要組成部分，直接決定了移動機(jī)器人的地形適應(yīng)能力和運(yùn)動能力。本文著重介紹了地面移動機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀以及最新應(yīng)用、分析了各行走機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，最后對行走機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢做出了展望。關(guān)鍵詞:移動機(jī)器人;行走機(jī)構(gòu)；

Abstract：As an important part of mobile robot, the walking mechanism determines the terrain adaptability and sports ability of the robot.This paper introduces the development status of ground mobile robot as well as the latest application, analyzes on the advantages and disadvantages of the walking mechanism and finally prospects the development trend of the walking mechanism.Keywords: mobile robot;walking mechanism;

一、移動機(jī)器人發(fā)展概況

自1961年美國Unimation公司研制出世界上第一臺往復(fù)式工業(yè)機(jī)器人以來, 其技術(shù)的發(fā)展就受到各國的重視，被認(rèn)為是對未來新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義的高技術(shù)之一。近些年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也逐漸趨于成熟。機(jī)器人的發(fā)展主要分為三個階段：包括第一代示教/再現(xiàn)(Teaching/Playback)機(jī)器人、第二代傳感控制(Sensory controlled)機(jī)器人以及第三代智能(Intelligent)機(jī)器人。

圖 1.1

目前絕大多數(shù)機(jī)器人的靈活性,只是就其能夠“反復(fù)編程”而言,工作環(huán)境相對來說是固定的,所以一般人們稱之為操作手(Manipulator)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各式各樣的移動機(jī)器人逐漸進(jìn)入到人們的日常生活中，在軍事、工業(yè)、探險、醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用。為了獲得更大的獨(dú)立性,人們要求機(jī)器人能

第1頁

共8頁

夠在一定范圍內(nèi)安全運(yùn)動, 增強(qiáng)機(jī)器人對環(huán)境的適應(yīng)能力。因此,近年來移動機(jī)器人特別是自主式移動機(jī)器人成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的中心之一。

移動機(jī)器人按照工作環(huán)境來講主要有地面、水下和空中三種。地面移動機(jī)器人是脫離人的直接控制,采用遙控、自主或半自主等方式在地面運(yùn)動的物體.地面移動機(jī)器人的研究最早可追溯到五十年代初,美國Barrett Electronics公司研究開發(fā)出世界第一臺自動引導(dǎo)車輛系統(tǒng)。由于當(dāng)時電子領(lǐng)域尚處于晶體管時代,該車功能有限,僅在特定小范圍運(yùn)動,目的是提高運(yùn)輸自動化水平。到了六、七十年代,美國仙童公司研制出集成電路,隨后出現(xiàn)集成微處理器,為控制電路小型化奠定了硬件基礎(chǔ)。到了八十年代,國外掀起了智能機(jī)器人研究熱潮,其中具有廣闊應(yīng)用前景和軍事價值的移動機(jī)器人受到西方各國的普遍關(guān)注。時至今日,各種類型的地面移動機(jī)器人紛紛研制出來,其應(yīng)用范圍從民用、工業(yè)用到軍用,涉及人類活動的方方面面。

圖 1.2

二、地面移動機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)分類及特點(diǎn)

地面移動機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)形式可以分為輪式、履帶式、足式、跳躍式、蠕動爬行式和復(fù)合式行走機(jī)構(gòu)。

2.1 輪式行走機(jī)構(gòu)

輪式機(jī)器人由于其較高的運(yùn)動速度，在平坦的環(huán)境中具有獨(dú)特的優(yōu)越性，因此，國內(nèi)外學(xué)者在輪式機(jī)器人方面也進(jìn)行了大量的研究。輪式行走機(jī)構(gòu)主要分為單輪、雙輪和多輪行走機(jī)構(gòu)，其中雙輪行走機(jī)構(gòu)又分為自行車式和左右對稱布置式。

第2頁

共8頁

單輪滾動機(jī)器人的典型代表是美國卡耐基梅隆大學(xué)機(jī)器人研究所研制的單輪滾動機(jī)器人Gyrover，如圖2.1所示。Gyrover是一種陀螺穩(wěn)定的單輪滾動機(jī)器人。它的行進(jìn)方式是基于陀螺運(yùn)動的基本原理,具有很強(qiáng)的機(jī)動性和靈活性。單輪行走機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動靈活和地形適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是不易控制。

圖 2.1 自行車機(jī)器人是機(jī)器人學(xué)術(shù)界提出的一種全新的智能運(yùn)輸(或交通)工具的概念,由于其車體窄小、可作小半徑回轉(zhuǎn)、運(yùn)動靈活、結(jié)構(gòu)簡單,因此可在災(zāi)難救援、森林作業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。但到目前,仍處于理論探討和初步的實(shí)驗(yàn)研究階段。左右對稱布置的兩輪移動機(jī)器人左右輪分別由一個電機(jī)驅(qū)動,依靠差速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向,轉(zhuǎn)向靈活。兩輪行走機(jī)構(gòu)簡單，主要缺點(diǎn)是在靜止和低速時非常不穩(wěn)定。美國Segway公司的Dean Kamen發(fā)明了世界上第一部可以載人的兩輪移動小車，它的出現(xiàn)代表了兩輪移動機(jī)器人技術(shù)在實(shí)用方面的一個突破?，F(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用在多個領(lǐng)域，如圖2.2。

圖 2.2

第3頁

共8頁

輪式移動機(jī)器人中最常見的機(jī)構(gòu)就是三輪及四輪移動機(jī)器人。三輪及四輪移動機(jī)器人平臺現(xiàn)在已經(jīng)具有比較成熟的技術(shù)。當(dāng)在平整地面上行走時,這種機(jī)器人是最合適的選擇。其優(yōu)點(diǎn)是速度快、效率高、運(yùn)動噪聲低；但是越障能力、地形適應(yīng)能力差、轉(zhuǎn)彎效率低，或轉(zhuǎn)彎半徑大。圖2.3是不同結(jié)構(gòu)形式輪式機(jī)器人性能比較。

圖 2.3 2.2 履帶式行走機(jī)構(gòu)

履帶式行走機(jī)構(gòu)按照履帶的結(jié)構(gòu)形式可以分為單節(jié)雙履帶式、雙節(jié)四履帶式、多節(jié)多履帶式和自重構(gòu)式。

單節(jié)雙履帶式以由美國白特爾公司(Battelle)開發(fā)的ROCOMP機(jī)動平臺和北京京金吾高科技公司開發(fā)的JW902(第5代)排爆機(jī)器人為代表。該行走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較為簡單，很難實(shí)現(xiàn)復(fù)位。國外開發(fā)的多為雙節(jié)雙履帶式移動機(jī)器人，因?yàn)榇朔N移動機(jī)器人與單節(jié)式相比較，越障功能更優(yōu)。東華大學(xué)毛立民教授研制的高度可調(diào)的自主變位履帶式管道機(jī)器人現(xiàn)已申請專利。美國福斯特—米勒公司開發(fā)的第4頁

共8頁

履帶式“鷹爪”無人作戰(zhàn)平臺也是該種機(jī)器人的典型代表。多節(jié)多履帶式以我國自行生產(chǎn)的“靈蜥-B”型排爆機(jī)器人和美國Vecan公司日前準(zhǔn)備研發(fā)新一代戰(zhàn)場救援機(jī)器人Vecna BEAR為代表。山東科技大學(xué)提出的一種可變形履帶機(jī)器人，主要由1個軀體部分、4個折疊臂、4個履帶體所組成，其中每一個履帶體都通過一個折疊臂和機(jī)器人的軀體相聯(lián)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所研制的模塊化可重構(gòu)履帶式微小型機(jī)器人，單個機(jī)器人可以獨(dú)立運(yùn)行，多個機(jī)器人可以重構(gòu)成鏈型和環(huán)形機(jī)器人。

履帶式行走機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

? 支撐面積大，接地比壓小，適合于松軟或泥濘場地作業(yè)，下陷度小，滾動阻力小，越野機(jī)動性能好。

? 轉(zhuǎn)向半徑極小，可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。

? 履帶支撐面上有履齒，不易打滑，牽引附著性能好，有利于發(fā)揮較大的牽引力。

? 具有良好的自復(fù)位和越障能力。又稱臨場感,它是指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使用戶難以分辨真假的程度。

履帶式行走機(jī)構(gòu)仍面臨許多待解決的問題：

? 有些履帶式移動機(jī)器人的體積和重量太大，應(yīng)適當(dāng)縮小機(jī)器人的體積，減輕機(jī)器人的重量。

? 對地面的適應(yīng)性和穩(wěn)定性需要得到進(jìn)一步的提高。? 履帶式行走機(jī)構(gòu)能源利用率較低，轉(zhuǎn)向較慢。

2.3 足式行走機(jī)構(gòu)

足式行走機(jī)構(gòu)分為兩足、四足、六足和多足機(jī)器人，其中多足行走機(jī)構(gòu)和六足行走機(jī)器人類似，因此本文不在加以贅述。

兩足機(jī)器人目前首推美國波士頓動力公司為美軍研制的最先進(jìn)人形機(jī)器人“阿特拉斯”（圖 2.4）。兩足行走機(jī)構(gòu)能耗低，能夠適應(yīng)各種地面并且具有較強(qiáng)的越障能力，在惡劣的地形時運(yùn)動較為靈活，機(jī)動性較好。但是其動力學(xué)特性非常復(fù)雜，具有多變量、強(qiáng)耦合、非線性和變結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。

第5頁

共8頁

圖 2.4

四足機(jī)器人研究的代表是日本東京工業(yè)大學(xué)的広瀨·福田機(jī)器人研究實(shí)驗(yàn)室。從80年開始至今已研制出3個系列12款四足機(jī)器人。美國的四足機(jī)的典型代表是卡耐基梅隆大學(xué)的波士頓動力實(shí)驗(yàn)室研制的BigDog和LittleDog。山東大學(xué)成功研制出國內(nèi)首臺“大狗”機(jī)器人，最大負(fù)載達(dá)到120kg,在負(fù)載50kg的前提下可以實(shí)現(xiàn)最大速度達(dá)1.4m/s,突破了仿生機(jī)構(gòu)、高功率密度液壓驅(qū)動、環(huán)境感知、仿生步態(tài)規(guī)劃、狀態(tài)感知與動態(tài)控制、關(guān)鍵單元與系統(tǒng)測試等關(guān)鍵技術(shù)。

四足行走機(jī)構(gòu)簡單且靈活，承載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，既能以靜態(tài)步行方式實(shí)現(xiàn)慢速行走，又能以動態(tài)方式實(shí)現(xiàn)高速行走。主要存在的問題是由于控制策略導(dǎo)致有時會由于慣性、腳力失衡等因素導(dǎo)致機(jī)器人失穩(wěn)。

當(dāng)前研究的六足機(jī)器人以美國的ATHLETE(全地形六足地外探測器)機(jī)器人和仿生蟹為代表。當(dāng)在水平表面上時，ATHLETE機(jī)器人的車輪可加快行進(jìn)速度；當(dāng)遇到復(fù)雜的地形時，其靈活的6個爪子可以應(yīng)付各種地形。

2.4 跳躍式行走機(jī)構(gòu)

跳躍機(jī)器人可以越過數(shù)倍甚至數(shù)十倍自身尺寸的障礙物，具有極強(qiáng)的越障能力及爆發(fā)力但是較難控制，運(yùn)動穩(wěn)定性較差。目前跳躍式機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)較少，但已有一些研究成果。圣地亞國家實(shí)驗(yàn)室(Sandia National Laboratories)的斯普利特博士(Dr Barry Spletzer)設(shè)計的跳躍機(jī)器人,利用一個內(nèi)燃機(jī)推動活塞來跳躍。日本東京工業(yè)大學(xué)北川實(shí)驗(yàn)室研究的小型跳躍機(jī)器人,該機(jī)器人主要是由兩個半球體和一個小氣缸組成,靠著球體滾動和氣缸跳躍。國內(nèi)東南大學(xué)日前研制出了一種新型具有彈跳功能的翻滾式機(jī)器人Tumbot（圖2.5）,利用齒輪組中的缺齒

第6頁

共8頁

輪來瞬間釋放儲存的彈性勢能，并且可以利用翻轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的翻滾運(yùn)動并可以翻越較小的障礙物，具有一定的平穩(wěn)性和抗沖擊性。

圖2.5 Tumbot

2.5 蠕動爬行式行走機(jī)構(gòu)

蠕動爬行式機(jī)器人主要以蛇形機(jī)器人為主。蛇形機(jī)器人具有極強(qiáng)的地形適應(yīng)能力，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜地形，但是由于其控制較為復(fù)雜，目前尚處于研究階段。

2.6 復(fù)合式行走機(jī)構(gòu)

在某些工況下，無論是輪式、腿式還是履帶式都不能完全滿足人們在某一方面的需要，因此人們往往將上述的兩種或幾種機(jī)構(gòu)組合成復(fù)合式結(jié)構(gòu)。目前，復(fù)合式移動機(jī)器人主要有輪履式、輪腿式、輪履腿式等，通過將不同的行走方式加以結(jié)合，從而滿足機(jī)器人設(shè)計高性能的要求。復(fù)合式行走機(jī)構(gòu)具有出色的地形適應(yīng)能力、越障能力和穩(wěn)定的動態(tài)性能，除跳躍式復(fù)合式行走機(jī)構(gòu)尚處于實(shí)驗(yàn)階段，其余復(fù)合式行走機(jī)構(gòu)的研究已經(jīng)較為成熟，目前已經(jīng)大量用于軍用機(jī)器人。

三、結(jié)語

行走機(jī)構(gòu)是移動機(jī)器人的重要組成部分，直接絕對了移動機(jī)器人的地形適應(yīng)能力和運(yùn)動能力。隨著對移動機(jī)器人尤其是特種機(jī)器人性能的要求不斷提高，移動機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)必將經(jīng)歷一段快速的發(fā)展時期，主要向著兩個方面發(fā)展。一是復(fù)合行走機(jī)構(gòu)的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新；一是新型行走機(jī)構(gòu)如全向輪、足式、蠕動爬行式以及跳躍式等行走機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展和完善。

第7頁

共8頁

參考文獻(xiàn)

[1] 王田苗,劉進(jìn)長.機(jī)器人技術(shù)主題發(fā)展戰(zhàn)略的若干思考[J].中國制造業(yè)信息化, 2003, 32(1): 31-35.[2] Stephan K D, Michael K, Michael M G, Jacob L, Anesta E P.Social implications of technology:the past,the present,and the future[J].Proceedings of the IEEE,2012,100:1752-1781.[3] 朱磊磊,陳軍.輪式移動機(jī)器人研究綜述[J].機(jī)床與液壓, 2009,08:242-247.[4] 周衛(wèi)華,王班，郭吉豐.連續(xù)切換輪及其移動機(jī)器人的自鎖特性[J].機(jī)器人,2013-7, 35(4):449-451.[5] 陳淑艷,陳文家.履帶式移動機(jī)器人研究綜述[J].機(jī)電工程,2007,12:109-112.[6] 張玉華,趙杰,張亮,齊立哲,蔡鶴皋.新型模塊化可重構(gòu)機(jī)器人系統(tǒng)[J].機(jī)械工程學(xué)報,2006-5, 42(s1):175-178.[7] 王鵬飛,孫立寧,黃博.地面移動機(jī)器人系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)[J].機(jī)械設(shè)計, 2006-7, 23(7):1-3.[8] 李貽斌,李彬,榮學(xué)文,孟健.液壓驅(qū)動四足仿生機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計和步態(tài)規(guī)劃[J].山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2011-10, 41(5):33-36.[9] 孫洪濤，宋光明，張軍，喬貴方，李志文，宋愛國.一種具有彈跳功能的翻滾式機(jī)器人設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)器人,2013-11, 35(6):672-674.[11] 段星光,黃強(qiáng),李科杰.小型輪履腿復(fù)合式機(jī)器人設(shè)計及運(yùn)動特性分析[J].機(jī)械工程學(xué)報,2008,8(41):108-113.第8頁

共8頁