服务机器人技术大纲20131015

<<服务机器人技术>>编写大纲

此稿为编写大纲初稿,请大家就自己负责的章节进行撰写,到11月15

号撰写20~30页的草稿!

第一部分服务机器人的共性技术

第1章绪论(谷明信)

教学目的及要求

1.1机器人

1.1.1 机器人的发展历史

以时间为顺序，不同国家区域区分开，重点写各时期的典型机器人

1.1.2机器人的定义与概念

机器人，机器人学，工业机器人，服务机器人，机器人三定律，（自由度、定位精度、重复精度、工作空间），机器人定义的不同，典型的机器人定义，国际机器人协会对机器人的定义，我国对机器人的定义，机器人定义的核心内容，机器人能力评价指标

1.1.3 机器人的分类

机器人分类标准，按机器人负载及工作空间范围，按控制方式，按自由度，按应用领域，按国家区域，按机械结构坐标布置形式分类，按驱动方式，按技术发展等

1.1.4机器人的组成及其功能

三大部分6大系统。驱动系统、感知系统、执行系统、控制系统、软件及决策系统、人-机器人-环境交互系统等

1.1.5 机器人的发展趋势

机器人技术发展趋势，机器人应用领域发展

1.2 服务机器人

1.2.1服务机器人的发展历史

典型的服务机器人技术，典型的服务机器人

1.2.2服务机器人的定义与分类

服务机器人定义

国际机器人联合会定义：服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人类的服务工作，但不包括从事生产的设备。从广义上说服务机器人是指除工业机器人以外的各种机器人，主要用于服务业，包括室内机器人和室外机器人。

服务机器人应用领域分类

1.2.3服务机器人的构成及其功能

典型服务机器人构成，如家用清洁服务机器人

1.2.4服务机器人的研究现状

服务机器人技术、服务机器人市场、服务机器人产品，

服务机器人技术研究机构（国外：MIT、Stanford Uviversity、CMU、Gerorgia Institute of Technology、Weseda University、Honda、University of Tsukuba、德国宇航中心机器人研究室、德国Fraunhofer Gesellschaft、Universitst de Girona；国内：哈尔滨工业大学、中科院沈阳自动化研究所、清华大学、北京航空航天大学机器人研究所、上海交大机器人研究所）

服务机器人企业（美国iRobot、Northrop Grumman、Intuitive Surgical 外科手术机器人，英国ABP、Saab Seaeye水下机器人公司，德国Reis机器人集团，瑞士ABB，日本Yaskawa Electrics）

应将以上单位的网址、研究内容、最新成果简要写出。

服务机器人技术：产业发展共性关键技术和前沿创新技术

产业发展共性技术包括产品创新与性能优化设计和模块化/标准化体系结构设计，标准化、模块化、高性能、低成本的执行结构，智能传感与人机-交互系统，动力源/驱动/传动系统，系统集成与应用和性能测试规范与维护技术等；

前沿创新技术包括：仿生材料与结构一体化设计，精密微/纳操作，多自由度灵巧操作，执行机构与一体化设计，非结构环境下的动力学与智能控制，复杂环境下机器人动力学问题，生肌电激励与控制，非结构环境认识与导航规划，故障自诊断与自修复，人类情感与运动感知理解，智能认识与感知，人类语义识别与提取，记忆和智能推理，多模式人机交互，多机器人协同作业，自重构机器人，网络化交互及微纳系统等方面。

仿生皮肤、人工肌肉、结构驱动一体化是当前及未来服务机器人发展的重要

课题。

服务机器人产业化发展的共性技术：自主移动机器人平台，机构与驱动（机器人的执行结构和驱动机构朝着微型化和一体化方向发展），感知技术，自主技术（任务规划、环境创建与自定位、路径规划、实时导航、目标识别等），交互技术，网络通信技术

1.3本章小结

言简意赅

习题

参考文献

第2章服务机器人的机构组成(李文江)

教学目的及要求

标准化、模块化、低成本的执行器

自主移动技术（包括地图创建、路径规划、自主导航）

2.1服务机器人的移动机构（服务机器人本体）

2.1.1末端夹具

夹钳式取料手、吸附式吸料手（气体吸附、磁吸附）、仿生手指、专用夹具

2.1.2手腕

自由度、驱动方式、典型机构

2.1.3服务机器人手臂

结构形式：单臂式、双臂式、悬挂式；运动形式：直线运动、回转运动、复合运动、俯仰运动

2.1.4服务机器人腿脚

固定基座、轮式、足式、履带、旋翼、混合机构

2.2 服务机器人的驱动传动系统

2.2.1 驱动传动结构

2.2.2 驱动传动方式

驱动方式：液压、气动、电动、机械、直接驱动

磁致伸缩驱动、形状记忆合金、静电驱动、超声波电机

2.2.3 驱动传动选取

2.2.4 驱动传动应用

2.3 服务机器人的控制系统

2.3.1 伺服控制系统

2.3.2 脉宽调制

2.3.3 其他控制方式

2.4服务机器人电源技术

2.4.1移动电源技术

自动充电、高功率密度能源动力

移动电源：为移动机构提供动力、为控制电路提供稳定的电压、为服务执行模块提供能源等。移动服务机器人一般采用化学电池作为移动电源。

理想电源的特点：高能量密度，能够在放电过程中保持恒定的电压，内阻小，以便快速充放电，耐高温、可充电、成本低等。

2.4.2常用的移动电源的化学电池

铅酸蓄电池、锂电池

2．5服务机器人的材料

2. 6本章小结

习题

言简意赅

参考文献

第3章服务机器人的控制系统（董天平）

教学目的及要求

人-机交互技术。包括视觉和语音交互、力觉和触觉交互、多通道交互，新