机器人设计与应用专题
达芬奇机器人手术系统——原理、系统组成及应用
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：
Ｄａ Ｖｉ ｎ ｉ ｃ Ｒｏ ｔ ｏ ｔ ｉ ｃ Ｓ ｕ ｒ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ａ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｒ ｏ ｔ ｏ ｔ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｒ ｇ ｅ ｏ ｎ ｔ ｏ ｒ ｅ ｍｏ ｔ ｅ ｌ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｄ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
，
ａ ｂ ｄ ｏ ｍｉ ｎ ａ ｌ ｓ ｒｇ ｕ ｅ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｄ ｏ ｍｅ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ ｕ ｎ ｉ ｔ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｒ ｕ ｈ ｏ ｓ ｐ ｉ ｔ ａ ｌ ｈ ａ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ａ Ｄａ Ｖｉ ｎ ｃ ｉ
关 键 词： 达芬奇机器人手术系统
Ｄａ Ｖｉ ｎｉ ｃ Ｒｏ ｔ ｏ ｔ ｉ ｃ Ｓｕｒ ｇｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ － Ｐｒ ｉ ｎｃ ｉ ｐｌ ｅ ， Ｃｏ ｍ ｐｏｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ Ａｐｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ
，
ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｂ ｒ ｉ ｅ ｌ ｆ ｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｈｅ ｔ ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｏ ｆ ｔ ｏ ｄ ａ ｙ ’ ｓ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｓ ｔ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ
了解机器人(练习+答案)
第八章专题二了解机器人一、单选题1．当前机器人的广泛应用，表明信息技术的发展趋势是（D ）。
A．巨型化B．虚拟化C．网络化D．智能化2．以下关于机器人的叙述，不正确的是（ B ）。
A．机器人是一种自动化设备B．机器人是一种能独立思考的机器C．机器人是一种具有高度灵活性的机器D．机器人具备一些与人或生物相似的智能能力3．机器人获取周围环境中的声、光、电等信息，主要靠的是（C ）。
A．机械手B．驱动器C．传感器D．控制器4．航拍机器人属于（ B ）。
A．工业机器人B．公共服务机器人C．特种机器人D．个人服务机器人5．当代机器人家族中，用于生产制造的机器人称为（A ）。
A．工业机器人B．服务机器人C．军用机器人D．特种机器人6．具有逻辑推理、判断和决策能力的机器人属于（ C ）。
A．示教型机器人B．感觉型机器人C．智能型机器人D．服务型机器人7．以下关于机器人的描述中，不正确的是（A ）。
A．机器人已经超出了人类的集体智慧B．机器人的应用广泛，各行各业都可以用到C．可以用机器人代替人类从事危险作业，如高空焊接、高温炼钢等D．机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手8．达芬奇机器人可以用于胸外科、泌尿外科、及心脏手术等，其对应的应用领域是（B ）。
A．教育B．医疗C．培训D．金融9．机器人可以应用于（A ）。
①烹饪②手术③自动驾驶④电焊A．①②③④B．①②③C．②③④D．①③④10．按照机器人的应用分类，属于工业机器的人是（ D ）。
A．娱乐机器人B．导盲机器人C．家务机器人D．激光切割机器人。
小型多关节工业机器人设计
工业机器人 的主要技术规格参数
参数 － ， １ 轴 轴 轴 轴 轴
结 构形式
数 控轴 数 最 大运 动 范 围Ｒ／ ｍｍ
多关节型式
５ 轴 ６ ９ ０
工 业 机 器 人 控
制 系 统 预 留 与 外 界
手部 负荷 质量／ ｋ ｇ 重复定位精 度／ ｍｍ 机械部 分重量／ ｋ ｇ 运动范 围 （ 。 ） 运动转速 （ 。 ／ ｓ ）
图２ 手腕外形轴侧投影
多关节装配工业机器人本体结构设计中 ，突破机械
传 统 设 计 观 念 ， 采 用 大 减 速 比 高 精 度 的 摆 线 减 速 机 ，通 过 伺 服 电动 机 直接 与 摆 线减 速 机相 联 接 ，驱
动工业机器人关节运动，改善工业机器人原有的传
通用机床研 究所所 长 赵 军
班
图３ 十字交叉滚子轴承结构
］一 兰 ＝ ｛ ＝ ｉ ＼ ｌ ６ ｏ
。
ｌ ５ Ｏ ／
Ｚ
。
小
１ ‘ ５ 【 】 ２ ９ ． ＼８ ０
、
（ ２ ）模块 化 设 计 为扩 大开 发 出 的工 业机 器 人 自身 通 用性 ，适应 不 同 自动化 生 产线 的要 求 ，将 交
３ ±０ ． Ｏ ５ １ ２ ０ ３ ２ ０ １ ８ ０ ２ ６ ０ ３ ０ ０ ７ ２ ０ １ ５ ０ １ ３ ０ ２ ０ ０ ３ ６ ０ ３ ６ ０
设 备 相 连 接 的 各 类 Ｉ ／ ０接 口 ，如 ： Ｉ ／ Ｏ Ｐ ｒ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ 插接头式 、
侧 投影 如 图２ 所示 。
小型 多 关节 工 业 机 器 人采 用 自制 复合 型 、高精 度十字交叉滚子轴承如图３ 所 示 ，因 轴 承 中 圆柱 滚 子在呈９ ０ 。 的Ｖ形 沟槽 滚 动 面 上 相互 垂 直 的 排 列 ， 轴 承 可承 受 径 向 负荷 、轴 向负 荷及 倾 覆 力矩 等 所 有 方 向 的 负 荷 。 内 外 圈 的 尺 寸 最 大 限 度地 小 型 化 ， 外 圈采 用两 体 分割 的 构造 ，轴 承预 紧 量 可调 整 ，通
智能家庭服务机器人设计
专题102摘要：随着人们对生活质量要求不断提高，家庭机器人渐渐走入百姓家。
家庭功能性机器人需求日益增长，不同的需求需要数个专门机器人分别实现，对家庭空间和经济状况都有较高要求，成为机器人铺开的一大阻力。
文章设计了一款多用途家庭服务机器人Super Care。
通过三类主要机械电气装置的组装结合，能实现机器人的人车双形态变化。
Super Care机器人同时满足搬运重物、抓取物品、儿童娱乐的需求，降低人们家务劳动强度。
在满足多种家居智能化需求的同时减少不必要经验资源与家庭空间的占用。
该机器人能帮助现代人提高家居生活品质，也为下一代集成机器人在人机交互设计上提供了新思路。
关键词：家庭服务 机器人 少年儿童 设计 人工智能中图分类号：TP242.6 文献标识码：A 文章编号：1003-0069（2021）02-0102-04Abstract：With the continuous improvement of people's requirements for the quality of life, home robots gradually enter people's homes to carry heavy objects, grab items, children entertainment and other functional robot demand is increasing. This paper designed a multi-purpose family service robot Super Care, by handling the machine clamping manipulator arms combined with the design of mechanical legs,can realize humanoid form with changes in the form of car people walking through mechanical leg, handling mechanical arm of big items for moving and lifting weight,use of clamping manipulator take small items form by wheeled mobile car, the user to sit in the back of the robot, used for children's entertainment. At the same time, the robot can meet the needs of carrying and grasping entertainment. The robot can help modern people improve the quality of life at home.Keywords：Home service Robot Children Design Artificial Intelligent 武汉理工大学艺术与设计学院 李欣原武汉理工大学机电工程学院 聂子杰引言随着人类经济社会的不断发展、物质文明的不断提升，人们的生活水平不断提高，对生活家居的质量要求也不断提高[1]。
地下综合管廊机器人自动巡检系统构成及应用
编者按：综合管廊智能巡检机器人系统是基于巡检机器人、导轨体系为基础的执行结构，集成地理信息、安全防护、物联网的数据采集传输系统，并通过人工智能、大数据和云计算等多项运算功能，最终实现巡检机器人的自动智慧运维。
它是计算机科学、智能建筑、仪器仪表、模式识别和控制技术高度发展的产物，也是衡量城市综合管廊运维能力等级的一个重要标志。
中建七局安装工程有限公司以郑州经济开发区综合管廊为依托，对综合管廊机器人自动巡检系统进行研究及应用，在机器人定位系统、“智慧线+机器人”智能运维平台获得多项专利、软著，形成城市综合管廊智能机器人巡检系统工法，综合管廊“智慧线+机器人”监控系统在科技成果评价中达到国内领先水平。
本期专题详细介绍了综合管廊智能巡检机器人系统在设计、施工中的布置与应用，希望能为类似工程提供借鉴。
卢春亭 杨林场 郭树仁 闫波 夏仲锐（中建七局安装工程有限公司 郑州 450053）摘要：随着自动化技术发展，管廊运维由传统的人工巡检逐步升级为以巡检机器人为对象的智能运维系统。
本文以郑州经济开发区综合管廊为例，详细介绍了管廊机器人自动巡检运维系统的构建组成，以及巡检运维的应用和经验，为类似工程提供参考借鉴。
关键词：巡检机器人 地下综合管廊 智能运维中图分类号：TU745.7 文献标识码：B 文章编号：1002-3607（2024）02-0059-04地下综合管廊机器人自动巡检系统构成及应用1 技术背景随着城市管线需求量的增加，我国各级政府陆续出台多项政策鼓励各地推进城市地下综合管廊建设，综合管廊建设的蓬勃发展促使其运维工作应运而生。
但城市综合管廊因其地下隐蔽性、复杂性和封闭性等特点，增加了运维管理的难度，传统形式的人工运维存在着人力资源耗费大、运维覆盖率低、运维成本高、人工运营安全环境差等缺陷，以致运营维护的费用占全生命周期费用的67%以上。
同时人工维护为主的综合管廊运维管理又存在信息缺失、信息集成度弱及信息管理成本居高不下等问题。
机器人机械设计课程设计
机器人机械设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握机器人机械设计的基本原理，包括机械结构、运动学和动力学等基础知识。
2. 学生能够了解不同类型的机器人机械臂的设计特点，并能够分析其优缺点。
3. 学生能够运用所学的知识，设计简单的机器人机械结构，并解释其工作原理。
技能目标：1. 学生能够运用CAD软件进行机器人机械部件的绘制和建模，提升设计技能。
2. 学生能够运用仿真软件对所设计的机器人机械结构进行运动仿真，验证设计的可行性。
3. 学生能够运用工程图纸和报告撰写技巧，清晰表达自己的设计思路和结果。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对机器人机械设计的兴趣和热情，提高对工程技术的认识和价值认同。
2. 学生培养团队合作意识，学会与他人合作解决问题，培养沟通与协作能力。
3. 学生培养创新思维和解决问题的能力，勇于尝试新方法，面对挑战不轻言放弃。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为机器人机械设计课程，旨在培养学生对机器人机械结构的理解和设计能力。
学生处于高中年级，具有一定的物理和数学基础，但对于机器人设计较为陌生。
因此，课程目标注重基础知识的学习和实际操作技能的培养。
教学要求注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践和团队合作，培养其创新思维和问题解决能力。
二、教学内容1. 机器人机械设计基础理论：- 机械结构组成与功能- 运动学基本原理- 动力学基本原理2. 机器人机械臂设计：- 机器人机械臂类型与结构特点- 机械臂运动范围与自由度- 机械臂设计与分析方法3. CAD软件应用：- CAD软件基本操作与使用技巧- 机器人机械部件绘制与建模- 机械结构装配与仿真4. 机器人机械设计实践：- 设计任务与要求- 团队合作与分工- 设计方案制定与优化5. 机器人机械设计案例分析：- 分析实际案例，了解设计过程与方法- 对比不同设计方案，探讨优缺点- 总结经验，提高自身设计能力教学内容安排与进度：1. 第1周：机器人机械设计基础理论2. 第2周：机器人机械臂设计3. 第3-4周：CAD软件应用与实践操作4. 第5-6周：机器人机械设计实践与案例分析5. 第7周：课程总结与成果展示教材章节与内容对应：1. 《机器人技术与应用》第3章：机器人机械结构设计2. 《CAD软件教程》第4-6章：CAD软件操作与应用3. 《机器人机械设计实例》第1-3章：案例分析与实践指导三、教学方法1. 讲授法：- 对于机器人机械设计的基础理论和概念，采用讲授法进行教学，确保学生掌握基本知识。
《创客教育之机器人教学对学生创新能力培养的实践与研究》创客专项微课题-课题申请
济宁市电化教育馆“十三五”教育技术研究课题课题申请·评审书课题类别: 创客教育专项微课题课题名称: 创客教育之机器人教学对学生创新能力培养的实践与研究申请单位: 汶上县杨店镇中心小学填表日期: 2017年 4月济宁市电化教育馆教育技术研究课题组制申请者的承诺与成果使用授权一、本人自愿申报济宁市电化教育馆教育技术研究规划课题。
本人认可所填写的教育技术研究规划课题申请·审批书为有约束力的协议，并承诺对所填写的课题申请·审批书所涉及各项内容的真实性负责，保证没有知识产权争议。
同意济宁市电化教育馆有权使用课题申请·审批书所有数据和资料。
课题申请如获准立项,在研究工作中，接受中央电化教育馆全国教育技术研究规划工作领导小组办公室及其委托各级电教部门的管理，并对以下约定信守承诺：1．遵守相关法律法规。
遵守我国《著作权法》和《专利法》等相关法律法规。
遵守我国政府签署加入的相关国际知识产权规定。
遵守《全国教育技术研究规划课题管理办法（修订）》及相关实施细则的规定。
2．遵循学术研究的基本规范。
科学设计研究方案，采用适当的研究方法，如期完成研究任务，取得预期研究成果。
3．尊重他人的知识贡献。
客观、公正、准确地介绍和评论已有学术成果。
凡引用他人的观点、方案、资料、数据等，无论曾否发表，无论是纸质或电子版，均加以注释。
凡转引文献资料，均如实说明。
4．恪守学术道德。
在研究过程中，不以任何方式抄袭、剽窃或侵吞他人学术成果，杜绝伪注、伪造、篡改文献和数据等学术不端行为。
在成果发表时，不重复发表研究成果。
在成果分享时，对课题主持人和参与者的各自贡献均在成果中以明确方式标明。
在成果署名时，不侵占他人研究成果，不在未参与研究的成果中挂名，不为未参与研究工作的人员挂名。
5．维护学术尊严。
保持学者尊严，增强公共服务，维护社会公共利益。
维护中央电化教育馆全国教育技术规划课题声誉，不以课题名义牟取不当利益。
专题六：机器人问题及其试题解析
专题六机器人问题及其试题解析一、机器人问题概述主要考查无人机等智能化机械涉及到的物理知识，比如电磁波的应用、一次能源和二次能源的定义。
太阳能的利用，以及能量的转化基础问题。
考查电磁感应的应用。
还有考查了热值、电动机效率和功等知识在生活中的应用与计算，综合性较强得物理问题。
扫地机器人为载体，考查流体压强与流速的关系，考查学生应用物理知识解决实际问题的能力。
也有的题考查压强和功的大小计算、速度公式及其应用，综合性较强，难度适中，关键是知道无人机停放在水平地面时，对地面产生的压力和它们的重力相等。
二、机器人问题解析【例题1】如图为四旋翼无人机，它的操控系统能够实现“一键起飞、一键返回、GPS悬停、规划航线自动飞行和自动跟踪”等功能，它的操控系统是靠传递信息的，无人机是利用电能来工作的，电能属于（选填“一次能源”或“二次能源”）。
答案：电磁波；二次能源。
解析：电磁波可以传递信息；可以从自然界直接获取的能源叫一次能源，不能从自然界直接获取必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源。
（1）四旋翼无人机，它的操控系统是靠电磁波传递信息的；（2）我们生活中所使用的电能都是通过其他形式的能转化而来的，是二次能源。
【例题2】某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。
该过程中发生的能量转换是（）A．电能→机械能→光能B．光能→机械能→电能C．光能→电能→机械能D．机械能→电能→光能答案：C解析：太阳能电池板，把太阳能转化为电能，电动机把电能转化为机械能。
太阳能板，在光照时发电，即把太阳能转化为电能；电能供给电动机，转化为机械能，调节百叶窗的开合；故该过程中发生的能量转换是光能→电能→机械能。
【例题3】现在兴起的智能手机无线充电主要是运用电磁感应技术，当电源的电流通过充电底座中的送电金属线圈产生磁场，带有金属线圈的智能手机靠近该磁场就能接受磁场，产生电流，实现充电过程。
以下设备也是利用“磁生电”工作的是（）A．电磁起重机 B．扬声器C．电烙铁 D．动圈式话筒答案：D解析：本题考查电磁感应的应用。
智能清扫机器人设计技术探讨
智能清扫机器人设计技术探讨摘要：21世纪以来，随着科技水平以及人们生活水平的提高，一些智能化的家用电器如智能清扫机器人受到人们越来越多的关注。
目前，智能清扫机器人完成清洁任务的效率和能力也不断地提高，得到十分广泛的应用。
智能清扫机器人作为服务机器人的一种，是综合机械学、电子技术、传感器技术、计算机技术、控制技术、人工智能等许多学科为一体的。
智能清扫机器人作为智能移动机器人实用化发展的先行者，具有很好的应用前景。
关键词：清扫机器人;智能控制;定位;避障引言随着传感器的飞速发展和机械自动化的趋势，以及人们生活观念的不断更新，智能清扫装置已经变得越来越贴合人们的需求，就像当年洗衣机带来的革命一样，智能清扫装置也正在给全世界带来一场“干净”的体验。
虽然国内外都对智能清扫装置进行了研究，尤其是在对智能清扫装置的路径规划和控制方面取得了一定的成就;但是其工作效率以及自主能力并没有达到理想的状态，需要解决更加多的传感技术，定位和环境建模技术的问题。
本文针对上述问题对智能清扫装置进行了创新，从传感器部分、运动部分、清扫部分、处理器部分、电源部分以及人机接口部分来剖析本智能清扫机器人的设计功能。
1.智能清扫机器人的结构设计本设计说介绍的智能清扫机器人是一种新型的清扫装置，其中包括它的结构设计。
智能清扫机器人的外观设计，这样的外观设计不仅时尚美观操作简易而且拿取方便容易清洗集尘盒。
车体由万向轮组、集尘盒、控制装置以及分别与该控制装置相连并受到其控制的清扫吸尘装置和两驱动轮组。
所述的万向轮组设置在车体的底面前部位置，而两驱动轮组则对称设置在该车体的底面中间两侧位置;清扫吸尘装置设置在车体底面尾部的位置，集尘盒则在对应清扫吸尘装置的一侧位置设置在车体的底面上，并与该清扫吸尘器装置的侧开口相连接。
万向轮组包括万向轮架和防滑轮，万向轮架的上端固定在底盘的前部位置，而前滑轮设置在万向轮架的下端;驱动轮组包括驱动电机、驱动后轮以及编码器，该编码器设置在驱动电机上，而驱动后轮通过联轴器设施在驱动电机的转轴上。
机器人技术与应用全年总目次
全 年 总 目 次 第
高端访谈
1
一
期
王
机 构 介绍
23
北 京 工 商大 学智 能 机 器 人 研 究 室 介 绍
技术创 新 走在 行 业 前列
，
_ _
伟
技 术应 用
24 36
访 上 海 AB B 工 程有 限 公 司 制 造 工 业 部 王 彤 总 经 理
机 器 人 手 爪 的研 究 现 状 与 进 展
“
昆山
一
号
”
问世
机 械 臂
29
月 球 车车 载 机 械 臂 的 研 究 进 展 及 关键技 术 探 讨
李
斌
第二 期
特
1
遇 操 作 系统
33
月 球 探 测 器 遥 操 作系 统 初步 研 究
李群智 贾 阳 陈 逮新
藕
智 能轮椅 研 究 现 状 及 发 展 趋 势 2 0 0 7 年 十大 机 器 人 新 闻 2 0 0 7 年 最 具 创 意 的机 器 人
星 球探 测 机 器 人 导 航 定 位 技 术 研 究 进 展
岳海媛 解 玉 文 丁 希仑
丁 同才 高 志 军 胡 震 宇
47
47
本 田 在机 器 人 AS I MO上 配 备新功 能
日 本 推 出 吃雪造砖 的雪太 郎机 器 人
26
月 球 车 的 自主 视 觉 导航
47
中 国 首 台 自主 研 制 的 全 自动 焊 接机 器 人
Fu
w a
王
伟
39 42
亮 相 I DF 展
美 国打 造 月 球 六足机 器 人
一
行 业 动态
23 25
机器人教学探究之机械入门——计算机辅助机械设计
5年第3期（总第63期）机器人教学探究之机械入门——计算机辅助机械设计机器人教学探究之机械入门——计算机辅助机械设计上海大学附属中学汪玥辉[摘要]单马达机器人是高中各项科技活动中常见的一种机械结构，本专题内容从机械原理出发针对其进行研究与改进，旨在引导学生在探究活动中掌握机器人机械设计的基本方法。
[关键词]机构设计单马达四杆机构运动仿真计算机辅助设计1课题背景伴随着全新的信息科学与技术发展和全球性的教育改革，国际青少年电脑机器人活动于20世纪90年代在一些发达国家青少年中逐步兴起。
近几年来，机器人教育已经在全国发达城市中小学中广泛开展起来，并大有普及之势。
2006年，我校申报宝山区区级课题《机器人步行模式的研究与设计》，期间在上海大学的指导和我校科技教师的共同努力下于2009年顺利结题，课题从高中教学层面探讨了机器人机构设计如何应用于高中学段学生。
2理论基础我们考虑从机器人的一个板块出发，利用学生对机器人机械结构的认识和研究开始逐步破解学生对机器人的神秘感，锻炼学生的科研能力，引导学生从设计出发，自己动手设计并制作机器人。
从而让学生能够从中体验较为完整的科研过程，使他们学到科学有效的思维方式，提高逻辑思维能力、规划能力，提高分析问题和解决问题的能力。
同时，在课程及活动中穿插结合专家讲座以及实践探索等一系列方式来了解智能机器人的发展和应用状况，并在组装机器人的过程中培养学生的动手能力、协作能力和创造能力。
最终的目的是能为同学们开设一门能充分发挥创造力的创新课程，或者说向这个目标做一些有益尝试。
我们知道了一般机器人的设计可以分为三个部分：机械部分、电路部分和程序部分，而其中最为基础的便是机械部分。
高中最常见的机器人活动竞赛就是单马达的简易机器人搭建了，通过不同的结构可实现跑步、爬杆、爬梯（图1）等不同的动作。
类似的比赛中经常有一条规则是一定要使用曲柄连杆机构，不得使用轮式，这就涉及到了一个基本的机构学概念——机械传动，具体的搭建方式虽然可以参照机器人的说明书，但如果能真正掌握其原理必然让学生对机器人有更深一层次的认识。
毕业设计(论文)六自由度工业机器人设计(全套图纸)
湖南科技大学毕业设计（论文）题目六自由度工业机器人结构设计作者学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化学号指导教师二〇一五年五月三十日湖南科技大学毕业设计（论文）任务书机电工程学院院机械设计制造及其自动化系（教研室）系（教研室）主任:（签名）年月日学生姓名: 学号: 专业: 机械设计制造及其自动化1 设计（论文）题目及专题：六自由度工业机器人结构设计2 学生设计（论文）时间：自 2015 年3 月 1 日开始至 2015 年 5 月 29 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料：《工业机器人》、《机器人学》、《机器人运动学基础》、《Solidworks2013从入门到精通》4 设计（论文）应完成的主要内容：（1）介绍工业机器人的发展现状及前景；（2）工业机器人工作空间计算和简单的运动学分析；（3）工业机器人结构设计及关键零部件计算；（4）对关键零部件进行强度校核。
5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：（1）相关的计算、设计框图及仿真图；（2）论文不少于35页；（3）说明书中必须有与设计（论文）内容或专业相关的不少于1500字的外文资料翻译。
6 发题时间： 2015 年 3 月 1 日指导教师：学生：湖南科技大学毕业设计（论文）指导人评语[主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价]全套图纸，加153893706指导人：（签名）年月日指导人评定成绩：湖南科技大学毕业设计（论文）评阅人评语[主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价]评阅人：（签名）年月日评阅人评定成绩：湖南科技大学毕业设计（论文）答辩记录日期：学生：学号：班级：题目：提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书共页2 设计（论文）图纸共页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：[主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价]答辩委员会主任：（签名）委员：（签名）（签名）（签名）（签名）答辩成绩：总评成绩：摘要六自由度工业机器人是一种高精度的自动化机械，具有高度的灵活性以及平稳性。
移动机器人开发技术(激光SLAM)第10课 机器人的定位及控制
视觉
IMU
光电编码器
．．．
建立全局地图
机器人定位
路径规划
移动控制
速度控制
转向控制
之前内容
本讲内容
我在哪？ 我要去哪里？ 我该如何去？
２
机器人控制系统
北邮移动机器人与智能技术实验室 编
第10课 机器人的移动控制
2.1 机器人控制系统结构
机器人控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统： 非线性系统。引起机器人非线性因素很多，机器人的结构、传动件、驱动元件等都会引起系统的非线性。 多节点组成的一个多变量控制系统，且各节点间具有耦合作用。 是一个时变系统，其动力学参数随着运动位置的变化而变化。 是一个最优化系统，根据环境和任务要求选择最优化输出
行动
五官
传感器
大脑
处理器
大脑
处理器
外设
身体
人类
机器
最优化处理
目标识别
控制
数据处理
计算
流程
自主系统的目标是在无人干预的环境中工作。系统需要能够理解自身及周围环境，才能确定要采取的路径，以及让系统遵循该路径所要 下达的正确命令。
自主系统模型
感知
决策
行动
流程
真实的世界环境
多传感器
传感器标定及数据融合
局部地图
2
自主系统模型
机器人控制系统
第10课 机器人的移动控制
北邮移动机器人与智能技术实验室 编
3
机器人移动模型
4
控制数据的通信模型
5
控制机器人移动
6
误差修正与精确控制
1
自主系统模型
北邮移动机器人与智能技术实验室 编
人形机器人专题报告：灵巧手与传感器,拟人化与智能化精选版
（：东方）1.灵巧手：向高集成度和智能化发展1.1 灵巧手简介机器人灵巧手作为一种新型的末端执行器，在机器人与环境的交互中起着关键作用。
自 20 世纪 70 年代起，国内外对灵巧手展开了大量研究，从三指到五指，从工业到生活，从简单的抓取到灵巧操作，以期解决复杂的实际作业问题。
灵巧手是为多任务而研究开发的一种智能型通用机械手，灵巧的抓取是任务操作的先决条件。
灵巧指的是手的姿势可变性，这种可变性越高，则认为手就越灵巧。
机器人灵巧手从结构和功能上参考人手，能够灵活操作对象，实现对物体的灵活抓取，满足多种工作需求。
机器人多指灵巧手的研究始于 20 世纪 70 年代。
早期灵巧手多采用腱驱动系统与电机驱动，以日本“电子技术实验室”的 Okada 灵巧手、美国斯坦福大学的 Stanford/JPL 灵巧手、美国麻省理工学院和犹他大学联合研制的Utah/MIT 灵巧手作为该领域研究初始阶段的典型代表，为后续仿人型多指灵巧手研究建立了理论基础。
20 世纪末，随着嵌入式硬件的发展，多指灵巧手的研究向着高系统集成度和丰富的感知能力提升的方向发展，进入了快速发展阶段。
如德国宇航中心先后研制的 DLR-Ⅰ和 DLR-Ⅱ灵巧手，共集成了 25 个传感器，包括类似人工皮肤的触觉传感器、关节扭矩传感器、位置传感器和温度传感器等，使灵巧手在灵活性和感知能力方面都有显著提升。
多指灵巧高系统集成的灵巧手具有灵活性和功能性的优势，但是复杂的系统导致了高额的制造成本并且降低了系统的可靠性和易维护性。
因此近 10 年，多指灵巧手设计的一个重要方向是简化系统与提高鲁棒性。
手的研究向着高系统集成度和丰富的感知能力提升的方向发展，进入了快速发展阶段。
灵巧手种类繁多，可根据结构形式、驱动方式、传动机构进行分类。
1) 灵巧手按照结构形式分类可分为驱动器内置式、驱动器外置式与驱动器混合制式。
早期机器人驱动器的尺寸较大，故驱动器外置式应用较多。
随着工艺的发展与驱动器尺寸的减小，驱动器逐渐走向内置式与混合置式，在保证手指自由度的同时尽量实现体积大小可控。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
NOT運算：取相反值 若輸入“真”，則輸出”假”， 若輸入“假”，則輸出” 真”
程式解說
• 先暫停程式2秒鐘，點亮PortB燈 • 接著進入迴圈，若Port1按鈕或 Port2按鈕被按下，則迴圈中止 • 緊接著立刻判斷是哪一個按鈕被按下
• 下圖為超音波感應器偵測到物體距離小於15cm時，條件為真
• 下圖為光感應器偵測到光線亮度大於50%時，條件為真
延伸討論
•程式編輯的技巧(copy-paste、捲動程式) •將程式改成超音波感測，這樣有路人站立
在路口時，不用按鈕也能自動感應，控制 燈號進入紅綠燈狀態 •將條件設定改成聲控的話，那麼路人站在 路口時，就可以用聲音的方式啟動控制 •也請同學們想想看還有哪些變化，可以擴 充控制的方式
電子搶答機
•引起動機--益智類型電視節目搶答 •問題說明--電子搶答機 •依照建構圖，將零件組合完畢 •說明使用邏輯物件控制迴圈
–下圖程式若按下Port1或Port2所接的按鍵(也就是按下 任何一個按鍵)，無窮迴圈就會被中斷
使用邏輯物件控制迴圈
• 迴圈物件，可以設定為無窮迴圈(forever)，下圖是設定 成當邏輯輸入為true時迴圈中止
選擇結構
•說明選擇結構概念 •設定各種感測器條件 •討論並實作
程式說明
•選擇結構(switch)最簡單的用法，就是判斷感測 器輸入的資料是否符合預期，例如上圖中就是判 斷接在Port1的按鈕感測器是否被壓下，若條件成 立則程式走上半部，反之則走下半部。
其他感測器設定
• 下圖為光感應器偵測到光線亮度大於50%時，條件為真
光感測到亮，則走上 半側路徑控制馬達左 轉；反之則走下半側 控制馬達右轉
參考程式
右馬達停止
左馬達運轉
無窮迴圈
虛擬碼
while(true) { if (LightSensor_detect_white) { motorB_stop ( ); motorC_run( ); } else { motorC_stop ( ); motorB_run( ); }
• 基本算模式 輸入->處理->輸出
• 圖控式程式發展環境
選擇結構: 若按下按鈕 責執行上半側的指令， 反之則走下半側
開 始
迴圈結構
物件 屬性
•程式虛擬碼
while(true) { if (touch_sensor_is_pressed) { beep(); show_picture_on_screen() }
•電機控制元件
–控制器 –伺服馬達 –感測器
•圖控式程式發展 環境
•積木元件
8
9
電機控制元件
• 包含NXT 控制器、伺 服馬達、感應器组成
• NXT控制器就像人的大 腦，伺服馬達好比人 的肌肉，提供動力， 感應器就像人的五官 ，偵測外界環境並轉 換成數位資料，再傳 送回NXT控制器，驅動 伺服馬達做出反應
}
• 討論單光感循跡演算法的特性，優缺點分析 • 演算法的特性--有限性、明確性 • 準備難度較高的圖形再試試看，並且討論失敗
的原因，歸納出演算法的缺點
進階挑戰地圖
雙光感循跡
•控制機器人以雙光感測 器循跡前進，且行經到 底線時能自動停止
機器人設計與應用專題
國立豐原高中 郭再興
學習目標
•了解機器人設計的基本原理 •能瞭解流程圖概念，以及如何應用於解決
問題。 •藉由圖控式程式發展環境，以及控制機器
人解決循跡問題，了解演算法流程控制的 基本輸入、處理步驟、輸出等基本概念
學習目標
•學習迴圈結構以及控制燈泡物件 •學習選擇結構以及按鈕感應器物件 •學習邏輯判斷物件(AND、OR、NOT、XOR) •練習分析問題，包括輸入、輸出、資料處
• 迴圈內的前兩個物件，負責偵測Port1按鈕、Port2按鈕是 否被按下
• 若按鈕被按下，|則綠色的線會送出true的訊號，由迴圈 內的第三個物件(邏輯物件)匯整後作出判斷(本例為OR)
常用的邏輯判斷
AND運算： 只有兩個輸入值都為“真”時結果才為 “真”；其他情況輸出結果都為“假”
OR運算： 兩個輸入值至少一個為“真”，輸出結 果則為“真”；否則輸出結果為“假”
理方式。
學習目標
•學習如何使用光感應器製作循跡機器人 •學習使用超音波感應器製作巡邏機器人 •以解決機器人克服難關問題為例，介紹如
何解決各種機器人挑戰關卡，並從中應用 解題概念，做為問題解決的基本核心策略 。
電腦解題教學工具
可程式化機器人
LEGO Mindstorms NXT
樂高機器人 NXT 9797
} •感測器若被壓下，則由喇叭播放音效，螢幕也會
顯示笑臉畫面，學生在此可學到基本程式撰寫方 法，以及三種基本流程
閃黃燈程式
•挑戰題目--製作閃黃燈程式 •展示事先錄製的閃黃燈影片 •依照建構圖，將零件組合完畢
範例程式說明
紅綠燈程式
•挑戰題目--製作紅綠燈程式 •展示事先錄製的紅綠燈影片 •依照建構圖，將零件組合完畢
– 若是Port1按鈕被按下，則點亮PortA燈 – 若是Port1按鈕未被按下，接著再判斷若Port2按鈕被按下，則點亮PortC燈
延伸討論
•問題1: 先判斷Port1按鈕，接著才判斷 Port2按鈕，是否不公平?
•問題2: 是否會出現誤判?
•是否有別的程式寫法 ?
三輪自走車
組合基本車身 前進後退
自走車
控制馬達前近 一小段距離
控制馬達後退 一小段距離
無窮迴圈
單光感循跡
挑戰問題:如何讓機器人使用一個光感應器， 控制兩個馬達，依循地上黑線前進 ?
單光感循跡演算法
演算法說明 step 1 光感應偵測地面亮度 step 2 若偵測到亮-左馬達出力 step 3 若偵測到暗-右馬達出力 不斷重複上面步驟，即可循跡前進
程式說明
程式執行原理，與之前的閃黃燈程式相同，依序是: • 點亮連接PortA的綠燈->等3秒鐘->熄滅PortA綠燈 • 點亮連接PortB的黃燈->等1秒鐘->熄滅PortB的黃燈 • 點亮連接PortC的紅燈->等4秒鐘->熄滅PortC的紅燈
閃黃燈變換紅綠燈
•使用感測器控制閃黃燈切換紅綠燈 •展示事先錄製的影片 •依照建構圖，將零件組合完畢