哈工大暑期机器人课设答辩报告

机器人创新设计与制作

课程设计

题目车载机械臂四轮小车

设计与制作

专业机器人工程

班号组号 1713402 第4组

学生姓名仲帅郑倩陈宇航

指导教师刘亚欣

答辩日期 2019年7月23日

哈尔滨工业大学（威海）

课程设计成绩

基本信息

班号： 1713402 组号： 4 地点： Y315 课程设计时间： 2019 年 7 月 15 日至 7 月 28 日

装订顺序页码

1、封面

2、课程设计成绩Ⅰ

3、课程设计任务书Ⅱ

4、目录Ⅲ

5、正文 1

6、参考文献

7、图纸和程序清单

课程设计成绩

竞赛排名：成绩：

设计分工表

学生成绩

教师签字： 2019年07月 23日

哈尔滨工业大学*********任务书

指导教师签字：李哲2019年1月3日

第1章绪论

1.1课题背景与意义

第三次信息技术革命以来，随着微电子、信息、计算机等技术的快速发展，人工智能技术的发展速度越来越快，智能化产品不断进入人们的生活。中国自1978年把“智能模拟”作为国家科学技术发展规划的主要研究课题，开始着力研究智能。从概念的引进到实验室研究的实现，再到现在军事、航天航空、勘探等高端领域的应用，为智能化理论的全面发展奠定基石。人工智能的理论方案、分析方法及特色创新都可以为国内采矿勘探机器人、自动运输机器人、家用自动清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及提供一定的参考。

人类可以利用自己的听觉、视觉、味觉、触觉等功能获取事物的信息，人类的大脑再根据已经掌握的知识对这些信息进行综合分析，从而全面了解认知事物。这样一个认识事物、分析事物和处理信息的过程称之为信息融合过程。多传感器信息融合的基本原理就是模仿人类大脑的这个过程，得到一个对复杂对象的一致性解释或结论。多传感器信息融合是协调多个分布在不同地点，相同或不同种类的传感器所提供的局部不完整观测量信息加以综合，协调使用，消除可能存在的冗余和矛盾，并加以互补，以减少不确定性，得到对物体或环境的一致性描述的过程。

智能小车包含周围环境探测、识别和自动控制等功能的综合系统，以单片机芯片作为其控制核心，由控制器控制其进行相应的动作。智能小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值；同时作为高校毕业设计研究课题，智能小车可以让学生的思维、动手能力、创新开发以及总结概述等能力得到充分锻炼，有利于以后独立及全面的发展；智能小车由于其较低的成本，甚至还可以代替人进行高危、高重复性的工作。

1.2课题研究现状和发展趋势

智能小车、机器人的发展研究从上世纪60年代至今已有几十年的历史，自从上世纪60年代末期，第一台能够自主移动机器人问世以后，经过几十年的发展智能机器人已经从最初的示教模仿机器人发展到现在的具有感知功能的智能机器人，在技术上取得了很大的进步许多国家都对智能机器人进行了大量的研究。由于各国的科研实力不同，其水平也有高低，其中美国和日本在该项技术的研究处于领先地位。

法国提出的“机器人与人工体”国家计划主要是对智能机器人的认知功能进行深入的研究，使其能够在复杂的环境中通过自主感知判断来自动执行各种动作。美国发明的智能机器人，可以帮助人们送信件、食品等生活用品，还可以牵引吸尘器来打扫卫生。日本目前已经研制成

功的人形机器人，其可以模仿人们的各种面部表情而且非常逼真。近年来发明的的手术机器人已经广泛的应用在实际医疗手术中而且稳定性好，安全性高。我国的智能小车、机器人从“八五”期间的军用智能机器人的研制，“九五”期间军用“智能机器人平台2号”的研制，到“十五”期间对复杂智能机器人，危险作业机器人、仿人机器人、复合结构移动机器人的研究都取得了较大的成果。国内的许多高校也都在不停的进行着这方面的研究而且也有了层出不穷的成果，例如中科院研制的能够和人对话的机器人、上海交大研制的具有较强越障能力的仿人关节结构的机器人等。与此同时，我国也开展了智能移动机器人基础理论研究，在某些方面取得了世界领先的成果，正在逐渐缩小与发达国家的差距。

随着各方面技术的不断进步与完善，各个国家对于智能小车、机器人的科研能力都再逐步的加强，未来的智能机器人可能会朝着以下几个方面发展:使用高强度的轻质材料让机器人的结构越来越灵巧动作执行也更加灵活;应用网络化技术来远距离操作控制机器人群体为人们工作;通过复杂生物机电系统和人机耦合系统来研究出具有仿生感知、生物神经的仿人机器人。相信未来会有具有更高智能化的、更加生动有趣的智能机器人出现在我们的周围，而且会极大的改变和方便人们的生产生活。

1.3创意之星机器人套件

“创意之星”机器人套件是一套用于高等工程创新实践教育的模块化机器人套件,是一套数百个基本“积木”单元的组合套件包。这些“积木”包括传感器单元、执行器单元、控制器单元、可通用的结构零件等。这些“积木”单元都很容易互相拼接、组装。用这些“积木”可以很方便地搭建出各种机器人,并可为搭建出的机器人编程。它具有模块化、积木式的特点,组装、编程都很方便,非常适合于创作、设计各种各样的机器人模型。

本课题通过构思新型智能机器人小车，培养学生的创新意识和创造性思维方法；通过了解创意之星套件，加强学生对智能机器人系统组成的实践认识；通过设计与制作智能机器人，提高学生的观察分析、综合设计、动手创造的能力；通过编写智能机器人控制软件，增强学生的算法和软件设计能力；培养学生的参与、竞争和团队协作意识。

1.4设计思路

利用“创意之星”套件设计车载机械臂四轮小车，小车功能包括：小车的循迹行驶、自动避障功能、图像捕捉、定点停车、手动和自动控制机械臂的抓取功能，完成整机的机构、控制和驱动系统设计。