机器人概论论文 (2)

机器人概论总结论文

1 机器人概述

机器人（ROBOT）一词最开始出现在捷克作家Karel Capek在1920年创作的《罗沙姆的万能机器人公司》剧本中。2014年的今天，机器人已经融入了我们的生活当中：有自动清洗地板的扫地机器人，还有工厂车间进行流水作业的机器臂。机器人协助人类，完成了很大一部分的工作量。就如John J. Craig给机器人学下的定义一样：

“机器人学研究的是如何综合运用机械、传感器、驱动器和计算机来实现人类某些方面的功能。”

接下来我将要简要说明的机器人是由佃老师指导学长所制作的双吊臂式架空线路机器人。该机器人可完成困难繁琐的检修工作，如课上所说，真正体现了机器人的应用目标：

机器人可以干不愿意干的活；

机器人可以干不好干的活；

机器人可以干人干不了的活。

2 双吊臂式架空线路机器人

2.1 功能与特色

双吊臂式架空线路机器人是在长距离超高压输电线上“走钢丝”的机器人。它以其独特的机械结构与动作机制，克服了机器人在架空线路上攀爬行驶的困难。在我看来，该机器人最为创新之处就是：通过移动配重箱调节质心，并配合跨越动作，跨过架空线路上安装的各种金具，如悬垂绝缘子、防震锤、间隔棒等，具备较强的平衡调节能力和越障能力。

2.2 典型组成

机械结构：双吊臂式架空线路机器

人总体结构如左图所示。整体结构由T

型基座连接着上方的双吊臂爬行机构，

与下方的双自由度配重调节器构成。

驱动器：机器人动力由电池提供，

带动电机转动；电机带动有凹槽的轮胎

转动；轮胎凹槽嵌入架空线中，从而实

现在架空线路上的爬行。

配重调节器由两个舵机铰接而成，因而在空间上有两个自由度，可以实现质心的平移，并保证机器人在扰动下能通过调整重心保持机身平衡，如大风、树枝等扰动。

传感器：关于此机器人的具体传感器的使用我并未找到相关资料。个人估计，可在从动轮的辅助臂上加装角度传感器（如电位器、编码器）。因为从动轮在主动轮前，走近悬垂线夹时，从动轮会抢先动作。我认为可以通过检测辅助臂的上抬角度，判断前方是否有障碍。另外也可以尝试使用图像处理技术对其进行识别。

为了保持机身平衡，机器人基座上应该还装有加速度传感器等姿态传感器。这些姿态传感器的数据将实时传回给微型计算机，并经过计算机算法分析后反馈回驱动装置，来调节机器人姿态。

计算机算法：对传感器所获得的数据进行实时处理的便是其上装有的微型计算机芯片（在这里应该是DSP系列的数据处理芯片），它完成的主要任务有：保持机身平衡、监测数据的采集控制与存储、传输控制，和障碍跨越动作控制。

2.3 障碍跨越动作流程

如上图为结合质心的移动与抬臂动作的机器人跨越悬垂线夹的动作分解示意图。（动作顺序为（a）→（b）→（c）→（d）→（e）→（f））。机器人行动方框图如下：

2.4 后期完善

在后期的设计中,在机器人配重箱上还加上了无线视频监控设备，实时将视频传回上位机中。在之后的设计中，还会加入清扫装置，对架空线路进行定期清扫。同时也可以建设GIS系统，对架空线路网整体进行地图生成与管理。

3机器人控制实验室观后感

在老师的带领下，我们参观了实验室。实验室的师兄为我们演示了三自由度的能准确抓取的机器臂，以及用伺服电机与编码器构成的倒立摆实验装置，以及用于观察参考波形与调节PID的上位机。参观中我们更加了解了机器人的概念与调试编程的具体方式，并更加深刻体到PID控制的神奇之处。

更重要的是，这次试验室之行大大的缩短了我们和机器人之间的距离，揭开了机器人的神秘面纱。

4 建议

老师的授课十分有益，我们在课上学习到了很多有关机器人的知识，对于本专业的学生更是相当的有用，对我们的思考更是有启迪性的和引导性的作用。建议考虑让学生

自己做PPT上台介绍一种机器人，然后大家围绕着一种机器人进行讨论，或许可以让现场更加的活跃吧！

参考文献

[1]文雪峰，佃松宜，董航，翁桃，田爽双吊臂式架空线路机器人的攀爬机构研究，机械设计与制造，2013 年7 月第7期

[2]彭聿松，佃松宜，刘涛，吴璋，宋俊霖电缆管道巡检机器人嵌入式系统的设计与实现，计算机工程与设计，２０１３年５月第３４卷第５期