第一篇：智能爬墻機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制作論文

本文介紹了無人駕駛汽車的發(fā)展歷史，以谷歌無人駕駛汽車為例分別介紹了無人車的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)，通過對(duì)比現(xiàn)有的爬墻機(jī)器人，提出推壓式爬墻機(jī)器人的制作方案。本文主要介紹了筆者從構(gòu)思到制作，最后總結(jié)爬墻機(jī)器人物理模型的過程。主要從爬墻機(jī)器人的材料選擇、車體零件制作、軟件模擬仿真，電子器件的搭配等四個(gè)方面介紹，最后總結(jié)得出爬墻機(jī)器人實(shí)現(xiàn)設(shè)定動(dòng)作的物理模型分析。緒論

谷歌無人駕駛汽車是谷歌公司開發(fā)的全自動(dòng)駕駛汽車，至今，谷歌公司共使用過7輛無人車，累計(jì)每輛車在路面行駛超過50萬公里。谷歌無人駕駛汽車可以為乘客提供最方便的搭乘體驗(yàn)。無人車會(huì)根據(jù)乘客的需要自動(dòng)啟動(dòng)，乘客只需在車上的導(dǎo)航系統(tǒng)輸入目的地，無人車便開始執(zhí)行任務(wù)。

爬墻機(jī)器人不同于無人車和無人機(jī)，卻處于兩者之間。雖然不能在天上飛，但也不滿足只能平地上行走，它可以毫無壓力地在陡峭的坡上行走，90度甚至180度斜坡。設(shè)計(jì)思路與方法

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

現(xiàn)有的爬墻機(jī)器人技術(shù)雖然尚未成熟，2015年12月30日，迪士尼研發(fā)部發(fā)布了一款能以比較快的速度爬墻的機(jī)器人，起名為VertiGO。本設(shè)計(jì)以VertiGO為原型，參考了其爬墻原理和設(shè)計(jì)方案，能夠完成在平地行走，自動(dòng)翻墻，在90度的墻上行走等動(dòng)作。

2.2 車體設(shè)計(jì)

本作品采用的推壓式爬墻機(jī)器人的原理，參考VertiGo的車身設(shè)計(jì)，車體由以下零件構(gòu)成：

車身底板×1;舵機(jī)支架Ⅰ×2;旋轉(zhuǎn)環(huán)支架×4;旋轉(zhuǎn)環(huán)×2。

2.2.1 選材

車體作為本作品最大的主體，要考慮的因素主要有以下兩點(diǎn)：

(1)重量輕。在這有限的動(dòng)力下驅(qū)動(dòng)爬墻車，車體在重量上毫無疑問就要足夠的輕。

(2)韌性好?？紤]到調(diào)試階段爬墻車雖然在較低的墻面上測(cè)試，但不可避免會(huì)出現(xiàn)滑落或者意外情況摔落地面。此時(shí)韌性好的車身可以有效地降低爬墻車摔壞的風(fēng)險(xiǎn)可能性。綜合考慮選取了鋁合金板材。

2.2.2 車體設(shè)計(jì)步驟

車體設(shè)計(jì)采用自上而下的方法。具體可描述為三個(gè)階段：第一階段是確定車體形狀，在車身上安裝4個(gè)支撐電機(jī)螺旋槳的支架讓電機(jī)和螺旋槳原有的高度上架空;第二階段是在車體的形狀確定之后，很容易就能把車體分為5個(gè)部分：車身、旋轉(zhuǎn)環(huán)支架、旋轉(zhuǎn)環(huán)、電機(jī)支架和輪子;第三階段是應(yīng)用Solidworks軟件的零件設(shè)計(jì)功能，把各零部件在軟件上建立模型。然后利用軟件的裝配圖設(shè)計(jì)功能把各零件模擬裝配起來，完成車身零件的設(shè)計(jì)。最后在軟件內(nèi)自動(dòng)生成為CAD工程圖尋找合適的商鋪完成定制。

2.3 Solidworks軟件簡(jiǎn)介

Solidworks軟件是Solidworks公司開發(fā)的世界上第一個(gè)基于Windows的實(shí)體模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。軟件主要有三個(gè)主要設(shè)計(jì)功能。分別是零件設(shè)計(jì)功能，裝配圖設(shè)計(jì)功能和工程圖設(shè)計(jì)功能。在工程圖設(shè)計(jì)功能中，用戶可以把設(shè)計(jì)好的零件直接生成工程圖，圖紙可以兼容現(xiàn)在主流的設(shè)計(jì)軟件，例如AutoCAD、3DMAX等，直接應(yīng)用在生產(chǎn)上。

2.4 關(guān)于單片機(jī)

單片機(jī)亦稱單片微型控制器，是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，也是爬墻機(jī)器人的大腦。設(shè)計(jì)者通過對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，令單片機(jī)產(chǎn)生多路控制信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)爬墻機(jī)器人的電機(jī)和舵機(jī)運(yùn)動(dòng)，使機(jī)器人完成各種設(shè)定的動(dòng)作。

爬墻機(jī)器人需要調(diào)節(jié)2個(gè)電機(jī)的速度，2個(gè)舵機(jī)的角度，計(jì)算爬墻機(jī)器人的速度和與上位機(jī)的信息交換。電機(jī)的速度主要由電調(diào)接受的PWM控制信號(hào)決定，舵機(jī)的角度也是由接受的PWM信號(hào)決定。最后綜合多方面的因素選擇了STC15W4K32S4系列單片機(jī)。物理模型

本設(shè)計(jì)的爬墻機(jī)器人功能主要有：

(1)平地加速運(yùn)動(dòng);

(2)平地減速運(yùn)動(dòng);

(3)平地勻速運(yùn)動(dòng);

(4)90°翻墻動(dòng)作;

(5)90°墻面穩(wěn)定不動(dòng);

(6)90°墻面運(yùn)動(dòng)。

動(dòng)作的設(shè)計(jì)方案主要依靠2個(gè)電機(jī)螺旋槳的配合完成，設(shè)定一端電機(jī)螺旋槳為提供動(dòng)力，另一端電機(jī)螺旋槳為調(diào)整動(dòng)力。為了各零件調(diào)試成功，在實(shí)現(xiàn)以上功能之前必須測(cè)試以下參數(shù)。爬墻機(jī)器人的質(zhì)量m，電機(jī)螺旋槳的最大推力F，爬墻機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)中速度與阻力的關(guān)系。經(jīng)考慮，為了方便得出速度與阻力的關(guān)系，可以設(shè)定電機(jī)螺旋槳在垂直車身施加的力保持不變，阻力F簡(jiǎn)化為以下關(guān)系，F(xiàn)運(yùn)動(dòng)阻力=kv。結(jié)論

本文在根據(jù)推壓式原理，在迪士尼爬墻機(jī)器人VertiGO的基礎(chǔ)上，建立合適的物理模型和設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了一個(gè)以STC15W4K32S4單片機(jī)為控制基礎(chǔ)的爬墻機(jī)器人。爬墻機(jī)器人作品能夠完成平地加減速和勻速運(yùn)動(dòng)，90°翻墻動(dòng)作和在90°墻面上移動(dòng)等基本動(dòng)作。

第二篇：智能機(jī)器人論文

湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)課程論文

學(xué) 院： 工學(xué)院 班 級(jí)：11級(jí)機(jī)械1班 姓 名： 曾強(qiáng) 學(xué) 號(hào)：201140614114 課程論文題目：未來智能機(jī)器人

課程名稱：MCS-51單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用 評(píng)閱成績(jī)： 評(píng)閱意見：

成績(jī)?cè)u(píng)定教師簽名：

日期： 2014年 5月 12日

未來智能機(jī)器人

摘要：機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器。近二十年中，因?yàn)殡娔X技術(shù)、電子產(chǎn)品及生物遺傳工程等技術(shù)的大踏步發(fā)展，“智能機(jī)械人”的研發(fā)熱潮已從專業(yè)人士的實(shí)驗(yàn)室中走了出來，成為一種綜合科研能力的開發(fā)活動(dòng)。

關(guān)鍵字:智能，CPU，擬人化，人性化

（一）機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成及工作原理

機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)等組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)即機(jī)器人本體，其臂部一般采用空間開鏈連桿機(jī)構(gòu)，其中的運(yùn)動(dòng)副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）常稱為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個(gè)數(shù)通常即為機(jī)器人的自由度數(shù)。

檢測(cè)裝置的作用是實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)器人的動(dòng)作符合預(yù)定的要求。

控制系統(tǒng)有兩種方式。一種是集中式控制，即機(jī)器人的全部控制由一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)完成。另一種是分散（級(jí)）式控制，即采用多臺(tái)微機(jī)來分擔(dān)機(jī)器人的控制。如當(dāng)采用上、下兩級(jí)微機(jī)共同完成機(jī)器人的控制時(shí)，主機(jī)常用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、通訊、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算，并向下級(jí)微機(jī)發(fā)送指令信息；作為下級(jí)從機(jī)，各關(guān)節(jié)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)CPU，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和伺服控制處理，實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)，并向主機(jī)反饋信息。

（二）機(jī)器人的未來發(fā)展

機(jī)器人的研究從一開始就是擬人化的，所以才有機(jī)械手、機(jī)械臂的開發(fā)與制作，也是為了以機(jī)械來代替人去做人力所無法完成的勞作或探險(xiǎn)。但近十幾年來，機(jī)器人的開發(fā)不僅越來越優(yōu)化，而且涵蓋了許多領(lǐng)域，應(yīng)用的范疇十分廣闊。大而言之，用之于太空開發(fā)，月球車，深海探測(cè)器，海洋石油開采，航天飛機(jī)機(jī)械臂等，小至微型手術(shù)機(jī)械，生命監(jiān)測(cè)儀等。軍事上的用途更是日新月異，從拆彈機(jī)器人、清除機(jī)器人到無人駕駛飛機(jī)、自動(dòng)化戰(zhàn)車，有人甚至預(yù)測(cè)未來戰(zhàn)爭(zhēng)可能如星球大戰(zhàn)一樣，是機(jī)器人的戰(zhàn)爭(zhēng)。至于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、遺傳生物產(chǎn)業(yè)、醫(yī)學(xué)、文化產(chǎn)業(yè)、電訊業(yè)、能源開發(fā)，都將因機(jī)器人的大量登場(chǎng)而出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)革命。英國(guó)電訊公司未來學(xué)部門研究員曾因準(zhǔn)確預(yù)測(cè)手機(jī)短訊、垃圾郵件及網(wǎng)上搜尋引擎的出現(xiàn)而聞名，在最近公布的科技展望五十年的預(yù)測(cè)中，其中就有數(shù)條是關(guān)于機(jī)器人的。未來的機(jī)器人將會(huì)朝著三個(gè)方面發(fā)展：

一、與人類的生活更為密切地結(jié)合起來，以為人提供更多服務(wù)作為要素

二十年后，家中掃除、清潔的工作或老人的護(hù)理保健的工作可能全由機(jī)器人取代。美國(guó)舊金山的醫(yī)院已開始使用機(jī)器人為病人送藥、配藥的服務(wù)。美國(guó)的阿伊機(jī)器人公司的總裁接受媒體采訪時(shí)表示，該公司生產(chǎn)的家用大掃除機(jī)器人產(chǎn)品，2002年只有一百二十萬美元銷售額，到2012年已猛增50倍以上。還有，家居的全自動(dòng)化，無需駕駛的自動(dòng)汽車等等，實(shí)在無法一一計(jì)數(shù)或做出估計(jì)。

二、仿生性，生物性的大趨向

以趣味性、生物性來制造機(jī)器狗、貓、魚等動(dòng)物。譬如日本三菱重工附屬公司Ryomei Engineering研制成功的金色機(jī)械魚“金魚虎”長(zhǎng)1公尺，重25公斤，是一只不小的巨魚，能自動(dòng)暢游于水中，可協(xié)助監(jiān)察橋梁的保安和搜集魚汛的情況，監(jiān)視河水污染等。索尼公司研制的Aibo機(jī)器狗會(huì)對(duì)主人聲音有情緒反應(yīng)，已能夠模仿喜怒哀樂和恐懼等情緒，將來可出現(xiàn)代替真正導(dǎo)盲犬的機(jī)器狗。另外，電影《侏羅紀(jì)公園》的恐龍機(jī)器人等也是例子。這類仿生性機(jī)器人還被廣泛用于軍事上的偵察救險(xiǎn)、情報(bào)傳送，甚至殺敵于無形的手段上去。美國(guó)夏威夷大學(xué)設(shè)有水下機(jī)器人研究中心，已具相當(dāng)規(guī)模。今年八月初俄羅斯迷你潛艇在海底為漁網(wǎng)所纏，困于190米下的深海，就得助于英國(guó)的“天蝎”號(hào)救援艇之助而脫險(xiǎn)的，“天蝎”號(hào)就是海底機(jī)器人。

三、最重要的發(fā)展是人性化

日本舉行的萬國(guó)博覽會(huì)，被稱為機(jī)器人的大集合之展覽會(huì)，有人甚至將之稱作“機(jī)器人萬國(guó)博覽會(huì)”，從中亦可看出日本的這一產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)及成果。在展場(chǎng)中，接待處、大會(huì)清掃工作、警備工作等，多以機(jī)器人的形式出現(xiàn)與取替。博覽會(huì)期間還舉辦多項(xiàng)人與機(jī)器人有關(guān)的活動(dòng)，其中最引人注目的還是人工智能及人性化的機(jī)器人的表演，譬如接待處的一位女性機(jī)器人能聽、說六國(guó)語言，而且說話時(shí)眼、嘴皆會(huì)動(dòng)，面部肌肉也有活動(dòng)。造型奇特有趣的高爾夫球機(jī)器人“坎迪—5”，它內(nèi)置整個(gè)高爾夫球場(chǎng)的3D地形和球會(huì)會(huì)員的資料，并設(shè)置有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，能作360度自如旋轉(zhuǎn)，它的系統(tǒng)將愈加精密，并更具人性化，科學(xué)家預(yù)計(jì)在2020年完成其全部制作時(shí)，它可充當(dāng)球童并可從旁給予擊球建議。此外，尚有具“視覺”、“味覺”的機(jī)器人，它的紅外線測(cè)定可以對(duì)食物及飲品的成份、含量馬上做出判定，譬如將一只蘋果擺在其手臂前，可以打印出該只蘋果的糖份、維生素含量等。最引人注目的是機(jī)器人管樂隊(duì)的演奏，以機(jī)器人演奏真正的樂器，而且隊(duì)形不斷變換，演奏技術(shù)臻于上乘。東京大學(xué)于今年八月公布已開發(fā)出人的仿真性皮膚，可如人一樣感受冷熱、痛楚、溫度反應(yīng)，甚至一些人的皮膚未具有的功能都可以設(shè)定，這對(duì)仿造機(jī)器人的生命性又是一大進(jìn)步。凡此種種，不一而足。

在世紀(jì)之交，生物遺傳工程因“克隆人”的出現(xiàn)而引致倫理、法律及道德問題的爭(zhēng)議，“克隆人”能否問世仍然是一個(gè)未知數(shù)，但機(jī)器人的研發(fā)正在取而代之，以越接近人性化為追尋目標(biāo)。因而還為之出現(xiàn)了新的名詞，比如人工智能（簡(jiǎn)稱AI），并以下述二個(gè)英文名字用來指人類模樣的機(jī)器人：androids和humanoids。西方的電影導(dǎo)演在談到影視中出現(xiàn)的非常人性化的機(jī)器人時(shí)，更常常使用這些有明確傾向的專用詞： A、變得人性化—humanize B、人性化的—humanized C、人道、仁慈—humanity。

我國(guó)的機(jī)器人研發(fā)工作基本上屬于科學(xué)研究的項(xiàng)目，據(jù)說，中國(guó)科學(xué)院目前已造出說話時(shí)嘴唇能夠活動(dòng)、眼睛能轉(zhuǎn)動(dòng)、具視覺功能的機(jī)器人，其水準(zhǔn)可媲美日本同行其實(shí)，機(jī)器人的制作絕對(duì)并非只是液壓機(jī)械與電子產(chǎn)品的混成物，要將機(jī)器人造得越來越有人性化，就要兼及生命醫(yī)學(xué)、傳感、光學(xué)及創(chuàng)造性的文化產(chǎn)業(yè)等方面，比如機(jī)器人的關(guān)節(jié)就需要研究中醫(yī)的經(jīng)絡(luò)學(xué)、生物學(xué)上的神經(jīng)刺激反應(yīng)以及文化產(chǎn)品的某種造型特征（其中很重要的是民族特征的外表）等等。英國(guó)的科學(xué)家甚至預(yù)言，到2020年，隨著機(jī)器人愈來愈精密和使用有機(jī)零件制造，它們將會(huì)受到“機(jī)器人權(quán)”的保護(hù)。

在美、日、德、法、韓等國(guó)，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的開發(fā)正在日受重視，一般采取所謂的“官產(chǎn)學(xué)”形式?！肮佟奔凑闹贫ㄕ呒皟A斜支持，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。據(jù)情報(bào)顯示，日本政府正在調(diào)整全國(guó)的產(chǎn)業(yè)制造結(jié)構(gòu)，名古屋中部地區(qū)的未來產(chǎn)業(yè)為新型汽車工業(yè)，以大阪為中心的關(guān)西地方將以機(jī)器人產(chǎn)業(yè)為主，東京地區(qū)以資訊情報(bào)化為中心等等；“產(chǎn)”即產(chǎn)業(yè)界的自我分類的研究與開發(fā)，并將之變成產(chǎn)品，取得經(jīng)濟(jì)效益；“學(xué)”即學(xué)校設(shè)置專門的學(xué)科，教材則與以往不同，非全盤為學(xué)校教授所寫，有一些則由產(chǎn)業(yè)研究所編寫教材，利用電腦技術(shù)介入，反過來向大學(xué)師生出售。而專門出售機(jī)器人制作的教科書、教材及裝配零件、專門雜志等也已成行成市，許多公司改變既有行業(yè)，轉(zhuǎn)而生產(chǎn)為此服務(wù)的產(chǎn)品。那么，這是否將導(dǎo)致一場(chǎng)工業(yè)革命？現(xiàn)在斷言尚為時(shí)過早。但可以預(yù)計(jì)的是，未來20年，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將成為未來新產(chǎn)業(yè)的一個(gè)領(lǐng)先潮流，在現(xiàn)代化的高科技戰(zhàn)爭(zhēng)中，機(jī)器人將發(fā)揮越來越大的戰(zhàn)斗作用，從而減少前線士兵的人命傷亡，并以奇技利器克敵制勝。

總結(jié) ：世界上先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家都十分注重機(jī)器人的研究開發(fā)、實(shí)用化及產(chǎn)業(yè)化的動(dòng)向，投入大量的資金、人力，優(yōu)化環(huán)境及指標(biāo)，特別是重視培養(yǎng)年輕人對(duì)此未來科學(xué)的興趣，吸引他們的投入，以形成人材梯隊(duì)，鍛造出新的產(chǎn)業(yè)隊(duì)伍。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，未來的機(jī)器人將更加智能化。機(jī)器人技術(shù)綜合了多學(xué)科的發(fā)展成果，代表了高技術(shù)的發(fā)展前沿，它在人類生活應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大正在引起國(guó)際上重新認(rèn)識(shí)機(jī)器人技術(shù)的作用和影響。

參考文獻(xiàn)：

1.《人工智能的未來》 陜西科學(xué)技術(shù)出版社

作者：杰夫·霍金斯

2.《人工智能:一種現(xiàn)代的方法》 清華大學(xué)出版社

2006 05

第三篇：爬墻機(jī)器人外文翻譯

The development trend of the robot 1.Preface: Climbing robot is an important branch in the field of mobile robot, flexible mobile on vertical wall, replace artificial under the condition of the limit to complete various tasks, is one of the hotspot in research of the robot.It is mainly used in the nuclear industry, petrochemical industry, shipbuilding, fire departments and investigation activities, such as the building external wall cleaning, material storage tank in petrochemical enterprise testing and maintenance, the outer wall of large steel plate spray paint, and in building accident rescue and relief, etc., and achieved good social benefits and economic benefits, has wide development prospects.After 30 years of development, the field of robot which has emerged a large number of fruitful results, especially since the 1990 s, especially rapid development in the field of climbing robot at home and abroad.In recent years, due to the development of a variety of new technology, the robot which solved many technical challenges, greatly promote the development of the climbing robot.The robot design activities of universities in our country also has a wide development, this kind of atmosphere for our robot research and development of special and professional talents' cultivation is of positive significance.2.Climbing robot research status abroad 1966 Japanese professor west light wall mobile robot prototype is developed for the first time, and performance success in Osaka prefecture university.This is a kind of rely on negative pressure adsorption climbing robot.Then appeared various types of climbing robot, has already begun to the late 80 s application in the production.Japan's most rapid development in the development of climbing robot, mainly used in the construction industry and nuclear industry.Such as: Japan shimizu construction company has developed with the outer wall of the building industry coating with ceramic tile of the robot, they developed by negative pressure adsorption cleaning climbing robot, on the surface of the glass for the Canadian embassy to clean.Tokyo university of technology development of the wireless remote control magnetic adsorption climbing robot.In Japan's miti “l(fā)imit homework robot” national research projects, supported by day CDH, developed a large pot of negative pressure adsorption surface inspection robots used in nuclear power plants, etc.Other countries are also added to the climbing robot research upsurge, such as: Seattle Henry R Seemann under the funding of the Boeing company developed a vacuum adsorption crawler “AutoCrawler” robot.On the two tracks each containing a number of small adsorption chamber, with the moving of the crawler, adsorption chamber form continuous vacuum cavity and makes the crawler walking against the wall.American CaseWestern Reserve University developed by using four climbing robot prototype “l(fā)egs”.Similar to the first two robots, the robot depends on four “l(fā)egs” on biomimetic viscous materials to adsorption, the prototype is the four legs wheel on the sole of the foot even special distribution is more advantageous to the robot stable crawling on the wall.The quality of the robot is only 87 g.Polytechnic school in the early 1990 s, British Portsmouth has developed a climbing robot multilegged walking type.Adopting modular design, the robot is composed of two similar modules, each module includes two mechanical legs and leg controller.According to the task need to install a different number of legs, reconfigurable ability.Mechanical legs using bionics mechanism, simulation of the large animals arm muscle function, is two type, including upper and lower two and three double-acting cylinder, with three degrees of freedom.Good stability and bearing capacity is big, the robot's lightweight, and can span bigger obstacles.In addition to the leg on one end of vacuum cups, robot equipped with suction cups, abdomen mass ratio of powder and make the robot has a larger load of 2:1.3.Climbing robot research status in China China is also in a similar study since the 1990 s.In 1988 at the national “863” high technology program, under the support of the robotics institute of Harbin institute of technology has successfully developed the use of magnetic adsorption and vacuum adsorption two series of five types of wall climbing robot.Successful development of the our country the first wall climbing robot remote detection, using negative pressure adsorption, omni-directional mobile wheel, used for nuclear waste storage jars of wall weld defect detection.Developed in 1994 for tall buildings wall climbing robot cleaning CLRⅡ, driven by two independent ways--coaxial two-wheeled differential mechanism, through the coordination of two rounds of speed control to realize the omni-directional mobile robot, the robot ontology and using power line carrier communication methods between the ground control station.Above-mentioned three climbing machine adopts single suction cup structure, spring air sealed, ensure the crawl robot with high speed and reliable adhesion ability.In 1995 successfully developed the metal corrosion by magnetic adsorption climbing robot, structure of permanent magnetic adsorption, accomplished by two tracks positive &negative mobile turn.The robot can do for petrochemical enterprises to the outer wall of the metal material storage tank to spray paint, sandblasting, as well as with automatic detection system to test the tank wall thickness.Developed in 1997's detection of water wall climbing robot, a circular permanent magnet adsorption block in conformity with the tank wall arc, improve the adsorption capacity, and improve the efficiency of the operation.Shanghai university also conducted early tall wall cleaning robot research, successively developed a vertical wall climbing robot and spherical wall climbing robot.The spherical wall climbing robot adopts many suckers, negative pressure adsorption, 6 foot independent driving leg feet walking style, can be used for different radius of curvature of the spherical outer wall since 1996, the Beijing university of aeronautics and astronautics has successfully developed WASH2 MAN, CLEANBOT 1, SKYCLEAN, “hanging basket type window robot” and “LanTianJie treasure” curtain wall cleaning robot prototype.For all the window is brushed pneumatic robot;Hanging basket type cleaning robot, the robot depends on the roof of the safety line traction, attached with the negative pressure made by fan robot on the wall in the application background of national grand theatre ellipsoid ceiling cleaning developed suitable for complex curved surface from climbing robot prototype, the climbing mechanism, mobile mechanism, cleaning robot has many similarities, but due to its special working environment and mission requirements, in terms of theory and technology has some particularity.4.The key technology of robot: 4.1 adsorption mechanism, adsorption mechanism of action is to produce an upward force to balance the gravity of the robot, keep it on the wall.Currently, magnetic adsorption methods mainly include vacuum negative pressure adsorption, adsorption, propeller thrust and binder etc.Several ways.Due to the adsorption methods each have limitations, climbing robot developed by often targeted strong, applies only to a specific task, difficult to generalize.Robot design need to work on task, environment, choose the right means of adsorption.In recent years, people through the study of the adsorption mechanism of gecko reptiles such as the soles of your feet, making the polymer synthesis of viscous material, the use of van der Waals force between the molecules and molecular materials, can be obtained on the contact area of small huge adsorption capacity, and has the advantages of adsorption has nothing to do with the surface material properties.Short life but at the moment, the use of these materials, the use of a certain number of times after lose viscosity, practical, need further study.4.2 mobile mechanism and motion control system: mobile mechanism and the movement control system of robot which major wheeled mobile mechanism, more foot type, such as caterpillar, among them, the wheel and foot type which has been widely used, caterpillar much for magnetic adsorption method.Obstacle ability is wall robot which used to an important indicator of performance.When work surface is convex, groove, the robot to go through these obstacles, we must have enough obstacle ability.All kinds of mobile mechanism, more foot type robot obstacle-navigation ability is stronger, its each leg small suction cup is placed, when faced with obstacles, can control the “l(fā)eg”, make the small suction cup across the obstacles one by one.Wall mobile mechanism of the robot can make the robot on the premise of reliable adsorption can move on the wall.Due to the particularity of climbing robot working in wall, mobile mechanism and adsorption mechanism exists coupling, which brought some difficulties to the robot's motion control.Than climbing robot sucker foot type and legs with a suction cup at the end, every move a leg needs to be done “to eliminate suctionWallace leg, left leg-gasoline, hydrogen fuel can have higher weight ratio, such as advanced micro internal combustion engine can also be applied to the climbing robot.Safety problems: 4.4 the robot by interference, environmental change circumstances, how to ensure the safety of the robot is attached to the wall without falling, falling or after how to minimize the damage of the robot.The past buildings cleaning climbing robot, developed by most used by in carrying the car at the top of the tower, hoisting and wire rope of insurance system on the robot.Robot for some other purposes, such as detection with small climbing robot, the goal is not sure, cannot use the rope way of insurance, so need to study new way to prevent falling.Could consider using a parachute, small power into a pulp, fast supporting resistance drop plate, etc., these may be a future development direction of climbing robot safety measures.5.Development trend of the robot Hard drive, sensor and control the development of software technology has greatly promoted the development of climbing robot technology, the demand of the practical application is also put forward the challenge, the development of robot climbing robot development trend in the aggregate, basically has the following several aspects.(1)the development of new adsorption technology.Adsorption technology has been a bottleneck of the development of the robot, it determines the application range of the robot.(2)the task of robot from simplification to muti_function change direction.The past most climbing robot which is used for washing, spraying, detection and so on homework, homework tasks are often confined to a single task.Now people want climbing robot can equipped with a variety of tools, are working on different occasions.(3)the miniaturization, micromation is currently the trend of the development of the robot.On the premise of meet the functional requirements, small volume, light quality of robot can be less energy consumption, high flexibility, and in some special occasions are also need robot with small volume.(4)by the mooring operation development to the direction of untethered.Because the robot working space is generally larger, mooring operation greatly limits the robot working space, so, in order to improve the flexibility of robot and expand the working space, no cable is changed and is now and the future development trend of the robot.(5)by simple remote monitoring to intelligent direction.Combined with artificial intelligence, the robot can in a closed environment has a certain capacity for independent decision and complete the task, and have ego to protect ability, is the important direction of mobile robot, is also a important development direction of mobile robot climbing wall.(6)the adaptability of the reconfigurable robot is an important indicator.In order to make the robots could be used in different occasions, according to the mission requirements, under the condition of the system does not need to design, make full use of existing robot system, should make with reconfigurable robot, which has a modular structure.According to the mission requirements, the need of module is directly connected to form a new robot.譯文：

1.引言：

爬壁機(jī)器人是移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)重要分支,可在垂直壁面上靈活移動(dòng),代替人工在極限條件下完成多種作業(yè)任務(wù),是當(dāng)前機(jī)器人領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。它主要應(yīng)用于核工業(yè)、石化工業(yè)、造船業(yè)、消防部門及偵查活動(dòng)等,如對(duì)高樓外壁面進(jìn)行清洗,對(duì)石化企業(yè)中的儲(chǔ)料罐外壁進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù),對(duì)大面積鋼板進(jìn)行噴漆,以及在高樓事故中進(jìn)行搶險(xiǎn)救災(zāi)等，并且取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的發(fā)展前景。

經(jīng)過30多年的發(fā)展,爬壁機(jī)器人領(lǐng)域已經(jīng)涌現(xiàn)出一大批豐碩的成果,特別是20世紀(jì)90年代以來,國(guó)內(nèi)外在爬壁機(jī)器人領(lǐng)域中的發(fā)展尤為迅速。近年來,由于多種新技術(shù)的發(fā)展,爬壁機(jī)器人的許多技術(shù)難題得到解決,極大地推動(dòng)了爬壁機(jī)器人的發(fā)展。在我國(guó)各高校機(jī)器人設(shè)計(jì)活動(dòng)也已經(jīng)很廣的開展起來，這種氛圍對(duì)我國(guó)機(jī)器人的研制開發(fā)特別以及專業(yè)方面人才的培養(yǎng)是具有積極意義的。

2.國(guó)外爬壁機(jī)器人研究現(xiàn)狀

1966年日本的西亮教授首次研制成功壁面移動(dòng)機(jī)器人樣機(jī),并在大阪府立大學(xué)表演成功。這是一種依靠負(fù)壓吸附的爬壁機(jī)器人。隨后出現(xiàn)了各種類型的爬壁機(jī)器人,到80年代末期已經(jīng)開始在生產(chǎn)中應(yīng)用。日本在開發(fā)爬壁機(jī)器人方面發(fā)展最為迅速,主要應(yīng)用在建筑行業(yè)與核工業(yè)。如：日本清水建設(shè)公司開發(fā)了建筑行業(yè)用的外壁涂裝與貼瓷磚的機(jī)器人,他們研制的負(fù)壓吸附清洗玻璃面的爬壁機(jī)器人,曾為加拿大使館清洗。東京工業(yè)大學(xué)開發(fā)了無線遙控磁吸附爬壁機(jī)器人。在日本通產(chǎn)省”極限作業(yè)機(jī)器人"國(guó)家研究計(jì)劃支持下,日暉株式會(huì)社開發(fā)了用于核電站大罐的負(fù)壓吸附壁面檢查機(jī)器人等。

其他各國(guó)也加入到爬壁機(jī)器人研究的熱潮中如：美國(guó)西雅圖的Henry R Seemann在波音公司的資助下研制出一種真空吸附履帶式爬壁機(jī)器人“AutoCrawler”。其兩條履帶上各裝有數(shù)個(gè)小吸附室,隨著履帶的移動(dòng),吸附室連續(xù)地形成真空腔而使得履帶貼緊壁面行走。美國(guó)CaseWestern Reserve University研制的采用4個(gè)“腿輪”的爬壁機(jī)器人樣機(jī)。與前兩種機(jī)器人相似,該機(jī)器人依靠4個(gè)“腿輪”上的仿生粘性材料來吸附,樣機(jī)不同的是這4個(gè)腿輪上腳掌的特殊分布更有利于機(jī)器人在壁面上穩(wěn)定爬行。該機(jī)器人質(zhì)量?jī)H有87 g。20世紀(jì)90年代初,英國(guó)樸次茅斯工藝學(xué)校研制了一種多足行走式的爬壁機(jī)器人。采用模塊化設(shè)計(jì),機(jī)器人由兩個(gè)相似的模塊組成,每個(gè)模塊包括兩個(gè)機(jī)械腿和腿部控制器?？筛鶕?jù)任務(wù)需要來安裝不同數(shù)量的腿,可重構(gòu)能力強(qiáng)。機(jī)械腿采用仿生學(xué)機(jī)構(gòu),模擬大型動(dòng)物臂部肌肉的功能,為兩節(jié)式,包括上、下兩個(gè)桿和3個(gè)雙作用氣缸,具有3個(gè)自由度。穩(wěn)定性好,承載能力大,利于機(jī)器人的輕量化,并能跨越較大的障礙物。除腿端部各有一真空吸盤外,機(jī)器人腹部設(shè)有吸盤, 使機(jī)器人具有較大的負(fù)載質(zhì)量比,可達(dá)2∶1。

3.國(guó)內(nèi)爬壁機(jī)器人研究現(xiàn)狀

中國(guó)也于20世紀(jì)90年代以來進(jìn)行類似的研究。1988年在國(guó)家“863”高技術(shù)計(jì)劃的支持下,哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所先后研制成功了采用磁吸附和真空吸附兩個(gè)系列的5種型號(hào)壁面爬行機(jī)器人。研制成功的我國(guó)第一臺(tái)壁面爬行遙控檢測(cè)機(jī)器人,采用負(fù)壓吸附,全方位移動(dòng)輪,用于核廢液儲(chǔ)存罐罐壁焊縫缺陷檢測(cè)。1994年開發(fā)的用于高樓壁面清洗作業(yè)的爬壁機(jī)器人CLR-Ⅰ,采用全方位移動(dòng)機(jī)構(gòu),機(jī)器人在原地就可以任意改變運(yùn)動(dòng)方向。之后開發(fā)的CLR-Ⅱ,采用兩輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)方式———同軸雙輪差速機(jī)構(gòu), 通過對(duì)兩輪速度的協(xié)調(diào)控制實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的全方位移動(dòng),機(jī)器人本體和地面控制站之間采用電力線載波通訊方式。上述3款爬壁機(jī)器人均采用單吸盤結(jié)構(gòu),彈簧氣囊密封,保證了機(jī)器人具有較高爬行速度和可靠的附著能力。1995年研制成功的金屬管防腐用磁吸附爬壁機(jī)器人,采用永磁吸附結(jié)構(gòu),靠?jī)蓷l履帶的正反轉(zhuǎn)移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。該機(jī)器人可以為石化企業(yè)金屬儲(chǔ)料罐的外壁進(jìn)行噴漆、噴砂,以及攜帶自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)罐壁涂層厚度進(jìn)行檢測(cè)。1997年研制的水冷壁清檢測(cè)爬壁機(jī)器人,呈圓弧形永磁吸附塊與罐壁圓弧相吻合,提高了吸附力,也提高了作業(yè)的效率。上海大學(xué)也較早開展高樓壁面清洗作業(yè)機(jī)器人的研究,先后研制出垂直壁面爬壁機(jī)器人和球形壁面爬壁機(jī)器人。該球形壁面爬壁機(jī)器人采用多吸盤、負(fù)壓吸附、6足獨(dú)立驅(qū)動(dòng)腿足行走方式,可用于不同曲率半徑的球形外壁1996年以來,北京航空航天大學(xué)先后研制成功WASH2 MAN,CLEANBOT 1,SKYCLEAN,“吊籃式擦窗機(jī)器人”和“藍(lán)天潔寶”等幕墻清洗機(jī)器人樣機(jī)。為全氣動(dòng)擦窗機(jī)器人;吊籃式清洗機(jī)器人,機(jī)器人依靠樓頂上的安全吊索牽引移動(dòng),利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓使機(jī)器人貼附在壁面上以國(guó)家大劇院橢球形頂棚清洗為應(yīng)用背景研制的適用于復(fù)雜曲面的自攀爬式機(jī)器人樣機(jī),由攀爬機(jī)構(gòu)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)、清機(jī)器人有許多相似之處,但由于其特殊的工作環(huán)境和任務(wù)要求,在理論和技術(shù)等方面又有一些特殊性。

4.爬壁機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)：

4.1吸附機(jī)構(gòu)：吸附機(jī)構(gòu)的作用是產(chǎn)生一個(gè)向上的力來平衡機(jī)器人的重力,使其保持在壁面上。目前,吸附方式主要有真空負(fù)壓吸附、磁吸附、螺旋槳推力及粘結(jié)劑等幾種方式。由于這些吸附方式各自都有局限性,所研制的爬壁機(jī)器人往往針對(duì)性較強(qiáng),只適用于某種特定任務(wù),較難通用化。機(jī)器人的設(shè)計(jì)需要針對(duì)工作任務(wù)、環(huán)境,選取合適的吸附方式。近年來,人們通過研究壁虎等爬行動(dòng)物腳掌的吸附機(jī)理,制作出高分子合成的粘性材料,這些材料利用分子與分子之間的范德華力,在很小的接觸面積上就可獲得巨大的吸附力,而且具有吸附力與表面材料特性無關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。但目前這些材料的使用壽命較短, 使用一定次數(shù)之后就失去粘性,難以實(shí)用化,需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。

4.2移動(dòng)機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)：移動(dòng)機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)爬壁機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有輪式、多足式、履帶式等,其中,輪式和足式使用較為廣泛,履帶式多用于磁吸附方式。越障能力是爬壁機(jī)器人壁面適應(yīng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。當(dāng)工作面上有凸起、溝槽時(shí),機(jī)器人要通過這些障礙物,就必須有足夠的越障能力。各種移動(dòng)機(jī)構(gòu)中,多足式機(jī)器人的越障能力較強(qiáng),其每個(gè)腿部都置有小吸盤,當(dāng)遇到障礙物時(shí),可控制各個(gè)“腿”,使小吸盤逐個(gè)跨過障礙物。壁面機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)可以使機(jī)器人在可靠吸附的前提下能夠在壁面上靈活移動(dòng)。由于爬壁機(jī)器人工作于壁面的特殊性,移動(dòng)機(jī)構(gòu)常和吸附機(jī)構(gòu)存在耦合,這給機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制帶來了一些困難。如多吸盤足式爬壁機(jī)器人,腿末端各有一個(gè)吸盤,每移動(dòng)一個(gè)腿需要完成“消除吸力—抬腿—邁腿—落腿—產(chǎn)生吸附力”一系列動(dòng)作。在此過程中,機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要和吸附機(jī)構(gòu)相互協(xié)調(diào),才能保證機(jī)器人在壁面上的靈活移動(dòng)。此外,也有移動(dòng)機(jī)構(gòu)與吸附機(jī)構(gòu)分離的,如單吸盤爬壁機(jī)器人,吸盤可持續(xù)吸附,驅(qū)動(dòng)輪連續(xù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的移動(dòng),運(yùn)動(dòng)控制較為簡(jiǎn)單。

4.3能源供應(yīng)及驅(qū)動(dòng)方式：能源供應(yīng)及驅(qū)動(dòng)方式能源供應(yīng)方式有通過電線管路為機(jī) 器人提供電、氣等能源的方式,也有自帶電池、氣瓶等方式。驅(qū)動(dòng)方式主要有電機(jī)氣動(dòng)等幾種方式。爬壁機(jī)器人的設(shè)計(jì)盡量采用具有高功效質(zhì)量比的驅(qū)動(dòng)器和動(dòng)力源,特別是采用無線控制情況下。采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí),能源供應(yīng)主要有聚合物鋰電池、鎳氫電池、電化學(xué)電池和燃料電池。此外,由于內(nèi)燃機(jī)的能源———汽油、氫等燃料具有較高的能重比,先進(jìn)的微型內(nèi)燃機(jī)也可應(yīng)用于爬壁機(jī)器人。

4.4安全問題：機(jī)器人在受到外界干擾、環(huán)境變化情況下,如何保證機(jī)器人安全附著于壁面而不至于墜落,或墜落后如何盡量減小機(jī)器人的損傷。過去所研制的高樓清洗爬壁機(jī)器人, 大都采用由置于高樓頂上的運(yùn)載小車、卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)和系在機(jī)器人上的鋼絲繩組成保險(xiǎn)系統(tǒng)。而對(duì)于一些其他用途的機(jī)器人,比如偵查用的小型爬壁機(jī)器人,其目標(biāo)并不確定,不能采用保險(xiǎn)繩的方式,因而需要研究新的防墜落方式?？梢钥紤]采用降落傘、小功率螺旋降落漿、快速撐起阻降板等,這些可能會(huì)成為未來爬壁機(jī)器人安全措施的發(fā)展方向。

5.爬壁機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)

驅(qū)動(dòng)、傳感、控制等硬軟件技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了爬壁機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,實(shí)際應(yīng)用的需求也對(duì)爬壁機(jī)器人的發(fā)展提出了挑戰(zhàn),爬壁機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)歸結(jié)起來主要有以下幾方面。(1)新型吸附技術(shù)的發(fā)展。吸附技術(shù)一直是爬壁機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)瓶頸,它決定了機(jī)器人的應(yīng)用范圍。(2)爬壁機(jī)器人的任務(wù)由單一化向多功能化方向發(fā)展。過去所研制的爬壁機(jī)器人大多用于清洗、噴涂、檢測(cè)等作業(yè),作業(yè)任務(wù)往往只局限于單一的任務(wù)。而目前人們則希望爬壁機(jī)器人能夠裝備多種工具,在不同的場(chǎng)合進(jìn)行工作。(3)小型化、微型化是當(dāng)前爬壁機(jī)器人發(fā)展的趨勢(shì)。在滿足功能要求的前提下,體積小、質(zhì)量輕的機(jī)器人可較小能耗,具有較高靈活性,并且在某些特殊場(chǎng)合也需要機(jī)器人具有小的體積。(4)由帶纜作業(yè)向無纜化方向發(fā)展。由于爬壁機(jī)器人的作業(yè)空間一般都較大,帶纜作業(yè)極大地限制了機(jī)器人的作業(yè)空間,所以,為了提高機(jī)器人的靈活性和擴(kuò)大工作空間,無纜化成為現(xiàn)在和未來爬壁機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)。(5)由簡(jiǎn)單遠(yuǎn)距離遙控向智能化方向發(fā)展。與人工智能相結(jié)合,使機(jī)器人在封閉環(huán)境中能夠具有一定的自主決策能力, 完成任務(wù),并具有自我保護(hù)能力,是移動(dòng)機(jī)器人發(fā)展的重要方向,也是爬壁移動(dòng)機(jī)器人的重要發(fā)展方向。(6)可重構(gòu)是機(jī)器人適應(yīng)能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)。為了使機(jī)器人能夠應(yīng)用于不同場(chǎng)合,根據(jù)任務(wù)需求,在不需要重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)條件下,充分利用已有的機(jī)器人系統(tǒng),應(yīng)使機(jī)器人具有可重構(gòu)性,即具有模塊化結(jié)構(gòu)。根據(jù)任務(wù)需求,把需要的模塊直接連接起來組成新的機(jī)器人。

第四篇：機(jī)器人設(shè)計(jì)論文

綠化植樹機(jī)器人設(shè)計(jì)

摘要：

這個(gè)機(jī)器人是針對(duì)大量綠色植樹而設(shè)計(jì)的，利用機(jī)械四足作為其活動(dòng)方式，機(jī)器人通過視頻識(shí)別系統(tǒng)在有限范圍內(nèi)對(duì)地形與植被作出判斷，然后通過自動(dòng)行走系統(tǒng)移動(dòng)到目標(biāo)地點(diǎn)前面，再通過機(jī)械手取出攜帶的植物幼苗，通過這個(gè)可以360度旋轉(zhuǎn)的機(jī)械臂進(jìn)行種植工作，機(jī)械臂可以進(jìn)行種植、培土、等工作。種植完成后還將用一層可分解的塑料薄膜覆蓋植物幼苗，保證其在能夠自行成長(zhǎng)前的安全。

關(guān)鍵詞：

綠化植樹、四足行走、山坡作業(yè)、視頻識(shí)別、機(jī)械臂操作

設(shè)計(jì)背景：

地球現(xiàn)在正面臨著綠色植被在不斷減少的危機(jī)，而人類也因?yàn)檫@樣要面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題。大量植樹還原綠色植被是一個(gè)相當(dāng)重要的手段來解決這個(gè)難題，但是依靠人力去做的話，效率始終不夠高。所以在這里我想設(shè)計(jì)一個(gè)專門用于大作業(yè)量的綠化植樹機(jī)器人。

設(shè)計(jì)思路：

這個(gè)機(jī)器人，是需要面對(duì)山坡這樣的陡峭地形的，由于特殊的使用環(huán)境，機(jī)器人的活動(dòng)方式要求能夠靈活的應(yīng)對(duì)顛簸不平的土地，機(jī)械四足需要能夠根據(jù)不同的地勢(shì)調(diào)整四足的高度，確保平穩(wěn)的行走，這種活動(dòng)方式才能使機(jī)器人輕松到達(dá)山崖大部分位置。移動(dòng)起來必須十分的輕巧，以避免對(duì)其他植物的傷害。由于這個(gè)機(jī)器人對(duì)視頻識(shí)別有著較高的要求，所以必須在這方面有所突破，同時(shí)當(dāng)發(fā)現(xiàn)有雜草或者有害植物的時(shí)候，還可以通過高溫蒸汽將其殺死，來保證種植的植物幼苗的生長(zhǎng)。360度旋轉(zhuǎn)的機(jī)械臂可以保證種植過程的順利進(jìn)行。

詳細(xì)具體設(shè)計(jì)方案：

一． 整體結(jié)構(gòu)：

1.整個(gè)機(jī)器人分成上下兩大部分，上部分是機(jī)械手臂，主要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的整個(gè)種植操作，下部是機(jī)器人的機(jī)身和四足，包括：植物幼苗存放倉(cāng)、紅外線距離測(cè)量?jī)x、攝像頭、電腦處理系統(tǒng)。

2.機(jī)器人是通過電力驅(qū)動(dòng)的，所以必須攜帶儲(chǔ)電池，也是安裝在機(jī)身。二． 中央處理系統(tǒng)：

機(jī)器人的機(jī)身將安裝一個(gè)中央處理系統(tǒng)，作為機(jī)器人的大腦，它主要調(diào)節(jié)機(jī)器人三大系統(tǒng)：機(jī)械四足行走系統(tǒng)、機(jī)器人視覺系統(tǒng)、機(jī)械臂控制系統(tǒng)。中央處理系統(tǒng)要接收和分析紅外線距離測(cè)量?jī)x、攝像頭、機(jī)械臂傳感器等反饋信息，以及控制四足的行進(jìn)系統(tǒng)、機(jī)械臂操作等。三． 機(jī)械四足行走系統(tǒng)： 1.機(jī)械四足的形狀：

一開始的時(shí)候，我曾經(jīng)很困惑于如何把握行走穩(wěn)定與行走速度之間的平衡，后來設(shè)想出仿人類四肢的關(guān)節(jié)加上圓形的腳盤這個(gè)方案，總體感覺可以滿足行走的需要。2.如何實(shí)現(xiàn)行進(jìn)：

參考了機(jī)械小狗的設(shè)計(jì)，將機(jī)械四足連接在機(jī)器人的中央處理系統(tǒng)而成為一個(gè)整體，接受中央處理系統(tǒng)的控制。每次改變一個(gè)機(jī)械足的位置，實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)器人的行

走。

3.如何保持位置穩(wěn)定：

在機(jī)器人機(jī)身安裝有3個(gè)紅外線距離探測(cè)器，當(dāng)機(jī)器人識(shí)別到了目標(biāo)之后，三個(gè)探測(cè)器同時(shí)從3個(gè)方向測(cè)量其與目標(biāo)的實(shí)時(shí)距離，這樣就可以確定機(jī)器人和目標(biāo)的相對(duì)三維位置。確定了相對(duì)位置之后，將數(shù)據(jù)傳送給中央處理系統(tǒng)。再次調(diào)節(jié)四足關(guān)節(jié)處的角度以及腳盤關(guān)節(jié)處的角度，讓機(jī)器人可以平穩(wěn)的站立。四． 機(jī)器人視覺系統(tǒng)：

1.識(shí)別原理：

當(dāng)機(jī)器從人移動(dòng)到距離目標(biāo)五米范圍內(nèi)，就開始識(shí)別目標(biāo)的過程了。負(fù)責(zé)識(shí)別目標(biāo)地點(diǎn)的攝像頭就安裝在機(jī)身上。

識(shí)別的工作原理是根據(jù)環(huán)境顏色和形狀的不同作判斷，再通過視頻攝像和經(jīng)過中央處理系統(tǒng)程序計(jì)算識(shí)別出來的。2.攝像頭要求：

由于工作需要，攝像頭的視角范圍必須足夠大。因此攝像頭的形狀設(shè)計(jì)為圓球形，好像眼球一樣可以轉(zhuǎn)動(dòng)。

五． 機(jī)械臂夾持系統(tǒng)：

當(dāng)目標(biāo)已經(jīng)識(shí)別出來之后就應(yīng)該開始收集工作了。這個(gè)機(jī)器人的收集垃圾的工作是通過外夾式機(jī)械臂來完成的。1.手指類型：結(jié)合課堂知識(shí)，機(jī)械臂的手指類型選擇是由被握持物件的形狀、尺寸、重量、材質(zhì)及表面狀態(tài)的不同而決定的。由于這個(gè)機(jī)器人針對(duì)的目標(biāo)是裝有植物幼苗的器皿，因此機(jī)械手指的設(shè)計(jì)采用針對(duì)圓柱形物件的特殊中空手指，你也可以說沒有手指，可以直接將圓柱狀的幼苗器皿卡住，種入泥土中。另外內(nèi)面將采用柔性材料鑲襯橡膠來增加摩擦力。

2.驅(qū)動(dòng)裝置：采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的各個(gè)關(guān)節(jié)。3.除草系統(tǒng)：通過識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別出雜草或者有害植物的時(shí)候，還可以通過手臂中的高溫蒸汽將其殺死，來保證種植的植物幼苗的生長(zhǎng)。

六． 植物幼苗存放倉(cāng)：

植物幼苗存放倉(cāng)將安裝在機(jī)器人機(jī)身上部，以輕型塑料制作，為倉(cāng)盒狀，可以有透明的材料遮擋惡劣的天氣環(huán)境。倉(cāng)的下部安裝有平衡測(cè)試儀器，防止裝幼苗的時(shí)候由于重心變化而導(dǎo)致機(jī)身傾斜。七． 可能遇到的實(shí)際問題：

這只是一個(gè)機(jī)器人的理論設(shè)計(jì)而已，我也想到了一些實(shí)際上可能遇到的問題，比如：具體的行走效率有多高？遇到坡度太大的地形，如何保證安全的攀登上去？機(jī)器人是采用電力驅(qū)動(dòng)的，但電池的體積和質(zhì)量都不能太大，如何可以保證電力的持久供給？

簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)圖：

第五篇：智能機(jī)器人心得體會(huì)

智能機(jī)器人心得體會(huì)

這學(xué)期我們?cè)谘芯啃詫W(xué)習(xí)課上學(xué)習(xí)了智能機(jī)器人。我對(duì)此非常感興趣。我們的課程主要為對(duì)智能機(jī)器人進(jìn)行了解與它在實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。我們對(duì)它并不是很了解，但是經(jīng)過了這一學(xué)期的課程后，對(duì)它有了一定的認(rèn)識(shí)。智能機(jī)器人無論是在工業(yè)領(lǐng)域，還是娛樂領(lǐng)域，都是當(dāng)今社會(huì)補(bǔ)課缺少的元素。智能機(jī)器人并非是一定要有實(shí)體，它可以是在計(jì)算機(jī)上的某種程序，例如：智能聊天工具……等一切得到人類指令并進(jìn)行人性化判斷和回復(fù)的，在我認(rèn)為都可稱作只能機(jī)器人。

人類對(duì)智能機(jī)器人的開發(fā)還有著一段距離，但我相信這是我們可以達(dá)到的！在課上我們觀看了《鐵甲鋼拳》、《復(fù)仇者聯(lián)盟2：奧創(chuàng)紀(jì)元》這兩部影片。這里主要為我們展現(xiàn)出人們對(duì)智能機(jī)器人的想象，想象是科學(xué)事業(yè)的發(fā)展前提。在中國(guó)古代，人們的飛天夢(mèng)，這就是一種想象，再有了想象之后，才有了目標(biāo)和人們?nèi)?shí)現(xiàn)他的動(dòng)力，這才成就了那些偉大的科學(xué)家。

在《鐵甲鋼拳》中，男主角在垃圾場(chǎng)拾到早在很久的只能拳擊機(jī)器人，他有一個(gè)非常bug的一個(gè)功能就是模仿人類的動(dòng)作，因此在最后的拳王爭(zhēng)霸賽上男主角的父親親自上場(chǎng)開啟模仿功能機(jī)型比賽，雖敗猶榮。這就是智能機(jī)器人可以對(duì)人累的動(dòng)作進(jìn)行判別與模仿。

在《復(fù)仇者聯(lián)盟2：奧創(chuàng)紀(jì)元》中鋼鐵俠的科技對(duì)人們留下了深刻的印象，在此之中鋼鐵俠的鎧甲和智能化的系統(tǒng)賈維斯都是人工智能的表現(xiàn)。

在我們生活中智能機(jī)氣人也無處不再，比如掃地機(jī)器人等等…… 我們接觸了機(jī)器人，機(jī)器人的程序沒有太多的難點(diǎn)，我們并沒有學(xué)習(xí)過C語言，可以說零基礎(chǔ)基礎(chǔ)，我們目前并沒有實(shí)際操作。我們主要學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的指令來進(jìn)行LED燈的控制，說起來只要兩個(gè)字，做起來真的不是那么簡(jiǎn)單。

我看那些對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程和操控感覺特別的炫。我個(gè)人對(duì)機(jī)器人也有這濃厚的興趣。我也一直想著學(xué)好英語在將來可能進(jìn)行編程之類的工作，但突然發(fā)現(xiàn)我的英語著實(shí)是有點(diǎn)差，不過雖然如此我也要努力去實(shí)現(xiàn)自己的夢(mèng)想，現(xiàn)如今我學(xué)習(xí)美術(shù)并不代表不能從事這個(gè)事業(yè)，我相信在將來我可以自己進(jìn)行編程和設(shè)計(jì)一個(gè)屬于自己的智能機(jī)器人。