机器人技术论文集聚（优推5篇）

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机器人技术论文【第一篇】

智能机器人的未来发展趋势。

摘要:通过老师对机器人技术基础的说明和各组同学课外知识的介绍，以及自己在网上查机器人的知识和论文，掌握了机器人的基本知识和应用。我对智能机器人技术的发展现状和世界各国智能机器人的发展水平和应用有了新的认识。在掌握了机器人的基本知识以后，我对机器人将来的发展趋势有自身的看法。

关键词:机器人、发展现状、应用、趋势。

1、引言。

机器人的定义是可编程和多功能的操作机，用于搬运材料、零件和工具，或者为了执行不同的任务而具有可变化和可编程动作的专业系统。

智能机器人是在感觉上全面模拟人的机器系统，外形不一定像人。它是人工智能技术的综合考场，可以全面考察人工智能各领域的技术，研究彼此的关系。也可以在有害环境中代替人从事危险工作、天下海、战场作业等方面大显身手。

智能机器人应具备感知环境的能力、执行某项任务影响环境的能力和感知与行动联系的能力三个方面。智能机器人和工业机器人的根本区别在于智能机器人具有感知功能和识别、判断和规划功能。

随着智能机器人应用领域的不断扩大，人们期待智能机器人在更多领域为人类服务，代替人类完成更复杂的工作。但是，智能机器人的环境往往不为人知，难以预测。智能机器人应完成的工作任务也越来越复杂，人工分析智能机器人的行为，设计也越来越困难。目前，国内外对智能机器人的研究也越来越深入。

通过学习机器人技术基础和课后讨论，观看各组的说明和相关机器人视频，分析了国内外智能机器人的发展，讨论了智能机器人发展中存在的问题，最后提出了智能机器人发展的想法。

2、国内外该领域发展现状综述。

智能机器人的发展现状。

智能机器人是第三代机器人，该机器人具有多种传感器，可融合多种传感器获得的信息，有效适应变化环境，具有较强的自适应能力、学习能力和自治功能。

目前开发中的智能机器人智能水平并不高，只能说是智能机器人的初级阶段。在智能机器人研究中，目前的核心问题有两个。另一方面，提高智能机器人的自主性是智能机器人与人的关系，也就是说，希望智能机器人与人更加独立，具有更加友好的人机界面。从长远来看，只要操作人员给出要完成的任务，机器就能自动形成完成任务的步骤，自动完成。另一方面，提高智能机器人的适应性，提高智能机器人适应环境变化的能力，是智能机器人与环境的关系，希望加强交互关系。

智能机器人涉及到很多关键技术，这些技术关系到智能机器人的智能高低。这些重要技术主要包括多传感信息耦合技术，多传感信息融合是指综合多传感器的感知数据，产生更可靠、更准确、更全面的信息，融合的多传感器系统更完善、更准确地反映检测对象的特性，消除信息的不确定性，提高信息的可靠性

在各国智能机器人的发展中，美国智能机器人技术在国际上一直处于领先地位，其技术全面、先进、适应性强、性能可靠、功能全面、精度高，其视觉、触觉等人工智能技术已广泛应用于宇宙、汽车工业。日本由于一系列扶植政策，各种机器人包括智能机器人发展迅速。欧洲各国在智能机器人的研究和应用方面处于世界公认的领先地位。我国起步较晚，进入大发展时期，以机器人为媒体推进制造业整体变化，推进高科技产业整体成长。

智能机器人的广泛应用。

现代智能机器人基本上可以根据人的命令完成各种复杂的工作，如深海探测、作战、侦察、信息收集、危险、服务等工作，模拟人类不能或不想完成的工作，不仅可以自主完成工作，还可以与人合作完成工作

智能机器人根据工作场所的不同，可分为管道、水下、空中、地面机器人等。管道机器人可用于检测管道使用中的破裂、腐蚀和焊接质量，在恶劣环境下承担管道的清洁、涂装、焊接、内部研磨等维护，修复地下管道的水下机器人可用于海洋科学研究、海上石油开发、海底矿藏勘探、海底捞救生等空中机器人可用于通信、气象、灾害监测、农业、地质、交通、广播电视等服务机器人半自主或全自主工作，为人类提供服务，其中医疗机器人具有良好的应用前景

在国防领域，军用智能机器人得到前所未有的重视和发展，近年来，美英等国开发了第二代军用智能机器人，其特点是采用自主控制方式，完成侦察、作战和物流支援等任务，在战场上具有观察、嗅觉等能力，自动跟踪地形和选择道路，具有自动搜索、识别和消灭敌人目标的功能。例如，美国的Navplab自主导航车、SSV自主地面坦克等。在未来的军事智能机器人中，智能战斗机器人、智能侦察机器人、智能警戒机器人、智能士兵机器人、智能运输机器人等也成为防卫装备的新亮点。

在服务工作方面，世界各国尤其是西方发达国家都在致力于研发和广泛应用服务智能机器人，以扫地机器人为例，随着科技的进步和社会的发展，人们希望能够更加从繁琐的日常事务中脱颖而出，这就使扫地机器人进入家庭成为可能。日本公司开发的地板清扫机器人，可以沿着墙壁从任何位置自动启动，利用旋转的刷子将废弃物清扫到自己的容器中的车站地板清洗机器人工作时，将清洗液洒在地板上，用旋转刷不断清洗地板，将污水吸入带来的容器中的工厂的自动清扫机器人可以用于各种工厂的清扫工作。美国的清扫机器人Roomba具有很高的自主能力，可以在房间各家具的间隙游走，灵巧地完成清扫。瑞典的机器人三叶虫表面光滑圆形，内置搜索雷达，可以迅速检测和避免桌腿、玻璃器皿、宠物和其他障碍物。微处理器识别这些障碍物时，可以重新选择路线，重新判断和计算整个房间，保证房间的各个角落被清扫。

现代智能机器人不仅在上述方面有着广泛的应用，而且会渗透到生活的方方面面面，像煤炭工业在矿业方面，考虑到社会对煤炭需求量日益增长的趋势和煤炭开采的恶劣环境，将智能机器人应用到矿业是必不可少的。在建筑方面，有高层建筑抹灰机器人、预制品安装机器人、室内装饰机器人、擦拭玻璃机器人、地板研磨机器人等。在核工业方面，主要研究机构灵活、动作准确可靠、反应快、重量轻的机器人等。智能机器人的应用领域日益扩大，人们希望智能机器人能够在更多领域为人类服务，代替人类完成更复杂的工作。

3.讨论和展望和个人经验。

智能机器人发展趋势展望。

智能机器人发展前景广阔，目前机器人研究处于第三代智能机器人阶段，国内外研究取得了很多成果，但智能水平仍不令人满意。未来的智能机器人应该在以下方面着力发展:面向任务，由于目前的人工智能不能提供实现智能机器的完整理论和方法，现有的人工智能技术多依赖于领域知识，因此我们限制了机器完成的任务和发展面向任务的特殊机器人，现有的人工智能技术可以发挥作用，开发这种智能机器人是可能的传感技术和集成技术技术，在现有传感器和集成技术的基础上发展更好、更先进的处理方法和实现手段，或者寻找新的传感器技术复杂的同时，可以提高人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智

发展趋势。

现有的智能机器人智能化水平还不够高，所以在今后的发展中，努力提高各发面技术及其综合应用，大力提高智能机器人的智能化程度，提高智能机器人的自主性和适应性，是智能机器人发展的关键。同时，智能机器人涉及多门学科的协同工作，不仅包括技术基础，还包括心理学、伦理学等社会科学，让智能机器人完成对人类有益的工作，让人类从繁重、重复、危险的工作中解放出来，就像科幻作家阿西莫夫的机器人学三大法则一样，智能机器人真正为人类的利益服务，不能成为反人类的工具。相信在不不久的将来，各行各业都充满了各种各样的智能机器人，科幻小说的场景在科学家们的努力下成为现实，很好地提高了人类的生活质量和对未知事物的探索能力。

个人的经验。

在没有学习《机器人技术基础》这门课程之前，我对机器人知之甚少。通过老师的说明和各组同学的课程说明，我对机器人有了更广泛的认识。

我一直想自己做一台遥控六通道遥控飞机，因为没有太多的知识和专业的时间，一直觉得太难了，所以一直没有方向。学习机器人技术基础这门课程是我制作的开始，遥控直升机与智能机器人相比差距太大，这就是科学技术的发展结果吧。

看过TED的一堂四轴直升机的录像，让我开阔视野，让我对制作自己的机器人有更多的想法。

通过《机器人技术基础》、《传感器与检测技术》、《机械设计基础》课程学习后，丰富的知识和技能，我可以在自己制作的机器人相应的传感器模块，使自己制作的机器人具有更多的功能，智能化。

参考文献。

[1].董砚秋.智能机器人概述[J].网络和信息。

[2].朱玉章.未来智能机器人[J].军事世界。

[3].谭定忠、王启明、李金山、谭林.洁净机器人研究发展现状[J].机械工程师

[4].许世范.智能机器人的发展及其在矿山的应用[J].煤矿自动化

[5].张博.智能机器人的现状和发展[J]。科学报告。

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[8].贾玉赞.浅谈智能机器人的发展和应用[J].太原技术

[9].孟庆春，齐勇，淑军，杜春侠，殷波，高云.智能机器人及其发展[J].中国海洋大学学报.

机器人技术论文【第二篇】

摘 要：在光电技术迅猛发展的背景下，出现了用机器替代人眼发挥识别功能的技术，也就是机器视觉技术。这样的先进技术手段具备高度自动化、精准化以及便捷安全的突出优势，也因此促进了这一技术在诸多领域中的实践应用。本文首先对机器视觉技术及其发展情况进行简要概述，之后着重对机器视觉技术的主要应用领域与应用方法进行说明，以期为机器视觉技术的大范围普及推广创造良好条件。

关键词：机器视觉技术;发展;应用

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1 机器视觉技术发展概述

视觉是人获知外界事物多元信息的一个重要渠道，会将获得的信息传入大脑，由大脑结合人类知识经验处理分析信息，完成信息的识别。机器视觉顾名思义是用机器模拟人类视觉，从图像或者图像序，识别检测实际生活中三维物体的形态及其运动情况。和人类视觉相比，机器视觉具备很多优势，比方说机器视觉不会出现视觉疲劳，同时机器视觉技术功能比人类视觉的速度和精准度更高;机器视觉技术可以在诸多检测技术如紫外线、超声波等的支持之下检测到人类视觉但没有办法检测得到的事物。

2 机器视觉技术的主要应用领域分析

机器视觉技术在制造业的应用

機器视觉技术在制造业中有以下几个主要应用领域：第一，精密测量。在制造业的生产活动当中，对零件进行精密测量是必不可少的一个工作环节。机器视觉监测体系基本是由摄像头、计算机处理和光学系统几部分构成的。先是用光源发射平行光束照在零件被检测部位上，被检部位轮廓用纤维光学镜成像，由计算机进行图像处理，获得被测部位轮廓位置信息。在被测零件出现位移以后，机器视觉系统两次测量边缘轮廓位置，位移是两次测量结果的差值。假如是在同一图像当中的两条平行边缘轮廓的话，轮廓差值是位置差值。第二，产品特征检测。机器视觉技术可利用产品特征检测在批量生产模式当中精准高效检测产品质量。其一是从产品空间特征着手进行检测，也就是检测产品尺寸与形状是否能够达到合格标准;其二是检测产品表面特点，也就是通过检测产品表面划痕、裂纹、磨损、粗糙度、纹理等划分产品质量;其三是检测产品结构特点，检验产品是否缺少零件或掺有多余杂质。第三，机器人研究。机器视觉技术应用于机器人的制造和研究，能够给机器人建立视觉系统，提升其智能化与自动化水平。

机器视觉技术在农业中的应用

农业现代化水平在不断提高，呼吁大量先进科技在农业领域的应用，而机器视觉技术就是农业改革发展中不可或缺的技术力量。机器视觉技术在农业中的应用主要体现在：第一，应用于土壤检测，给农作物种植提供根据。机器视觉技术可以对目标物的图像信息进行有效的分析判断，提升机器处理速度与效率。收集农产品的信息常常利用CCD照相机或摄像机，同时和红外光谱或高光谱信息进行整合完成信息收集，给信息处理工作打下基础。通过把计算机视觉技术和近红外光谱结合起来，能够迅速检测出土壤的含水率，检测不同地点土壤成分，更好的选择要种植的农作物种类。第二，应用于农作物生长参数的获取。机器视觉技术在图像处理和算法识别方面有着很强的精准度，通过选取恰当算法的方式可以给精准获得自然环境之下农作物的多方面生产参数提供重要参考。第三，可以提高农业机器人的智能化水平，使其顺利完成农产品采摘、分类、包装、管理等活动。

机器视觉技术在汽车业的应用

汽车行业是如今发展速度很快的一个行业，也是计算机视觉技术应用的一个主要领域，现如今已经逐步和汽车生产制造的多个环节结合起来，给汽车智能化发展提供了巨大助力。就拿检测汽车零部件尺寸与外观质量来说，过去检测方法耗费过多的人力物力，而结果的精准度和产品的合格率也得不到保障，但是在有了机器视觉技术发挥检测作用，显著提升了检测效率和精确程度。机器视觉技术在汽车业的应用主要体现在：第一，应用于3D四轮定位。机器视觉技术在汽车3D四轮定位仪的开发和产品研发当中有着显著应用价值，是其中的关键技术，而且设计精度水平很高。第二，应用于汽车整车与零部件自动检测。比如，运用带有双光源光路的机器视觉系统得到活塞表面图像信息，并选取恰当软件平台处理数字图像信息，能够一次性检测汽车所有活塞重点项目;以机器视觉技术为核心的汽车门锁自动检测系统可以提升门锁检测效率与精度，保证经济价值;通过对以机器视觉技术为基础的汽车连杆裂解槽检测法的应用，消除人工检测的误判和漏检问题。第三，应用于汽车产品装配加工。机械产品装配、新能源电池模块焊装等都能够对机器视觉技术进行应用。第四，应用于汽车智能驾驶。现如今汽车智能驾驶的研究在不断深入，而机器视觉技术是智能驾驶真正得以落实的核心技术，为车辆的智能驾驶提供强有力的信息支撑。

3 机器视觉技术未来发展趋势

在未来机器视觉技术会进一步扩大优势功能，弥补当前技术发展和应用当中的不足，接下来从以下几个角度着手分析其未来发展趋势：第一，统一开放标准是其发展的动力所在。在未来基于机器视觉技术的产品应逐渐依照国际统一标准来进行衡量判断，而在我国自动化开放程度逐步提升的背景下会促进机器视觉技术走开放性发展道路，逐步和国际接轨，推动机器视觉整个行业的长足进步。第二，嵌入式产品会逐步替代板卡式产品。未来机器视觉会逐步趋于依靠PC技术，而且和数据采集等控制与测量的集成会更加紧密。由嵌入式产品替代板卡式产品正在持续增长，而彻底替代是必然趋势。其重要原因是在计算机与微电子技术手段的迅猛进步之下，嵌入式系统将会更大范围的推广应用，特别是在低功耗技术优势的发挥之下将会得到人们的关注。除此以外，嵌入式操作系统主要运用的是高级语言，其优势是能够提升工作效率、可靠性和可维护性。第三，标准一体化解决方案是其必然发展路径。机器视觉技术在未来发展当中会更大范围运用标准化技术，尤其是为满足自动化企业需求探寻软硬一体化解决方案，推动机器视觉技术高端化发展与应用。

参考文献：

[1]唐向阳，张勇，李江有，黄岗，杨松，关宏.机器视觉关键技术的现状及应用展望[J].昆明理工大学学报（理工版），2014（02）：68-70.

[2]董娜.基于机器视觉技术的机械制造自动化技术应用[J].中国科技投资，201616：139-140.

机器人技术论文【第三篇】

摘要随着社会经济发展，机器人开始被广泛应用于各行各业中，替工人进行一些复杂、繁重的体力劳动。目前，机器人是一种制造业与自动化设备中的典型代表，这将会是人造机器的“终极”版。它的应用已经涉及信息化、自动化、智能化、传感器与知识化等多个学科和领域，这是目前，是我国乃至世界高新技术成果的最佳集成，因此，它的发展是与许多学科的发展有着密切的联系。以现在的发展趋势来看，工业机器人的应用范围越来越广泛，同时在技术操作中，他也变得越来越标准化、规范化，提高工业机器人的安全性。另一方面，工业机器人发展越来越微型化、智能化，在人类生活中应用越来越广泛。

关键词工业机器人智能化应用领域安全性

随着社会复杂的需求，工业机器人在应用领域中越来越广泛。一方面，工业机器人被广泛应用于工业生产中，代替工人危险、复杂、单调的长时间的作业，例如在机械加工、压力铸造、塑料制品成形及金属制品业等各种工序上，同时还应用于原子能工业等高危险的部门，这已经在发达国家中应用比较广泛。另一方面，工业机器人在其他的领域应用也比较多，随着科学技术的飞速发展，提高了工业机器人的使用性能和安全性能，其应用的范围越来越广泛，应用的范围已经突破了工业，尤其在医疗业中应用比较好。

一、工业机器人的发展历程

第一代机器人，一般指工业上大量使用的可编程机器人及遥控操作机。可编程机器人可根据操作人员所编程序完成一些简单重复性作业。遥控操作机制每一步动作都要靠操作人员发出。1982年，美国通用汽车公司在装配线上为机器人装备了视觉系统，从而宣告了第二代机器人―感知机器人的问世。这代机器人，带有外部传感器，可进行离线编程。能在传感系统支持下，具有不同程度感知环境并自行修正程序的功能。第三代机器人为自治机器人，正在各国研制和发展。它不但具有感知功能，还具有一定决策和规划能力。能根据人的命令或按照所处环境自行做出决策规划动作即按任务编程。

我国机器人研究工作起步较晚，从“七五”开始国家投入资金，对工业机器及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发和研制。1986年国家高技术研究发展计划开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。

我国工业机器人起步于70年代初期，经过30多年的发展，大致经历了3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。

上世纪70年代是世界科技发展的一个里程碑：人类登上了月球，实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星。世界上工业机器人应用掀起一个高潮，尤其在日本发展更为迅猛，它补充了日益短缺的劳动力。在这种背景下，我国于1972年开始研制自己的工业机器人。

进入80年代后，在高技术浪潮的冲击下，随着改革开放的不断深入，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“七五”期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计划(863计划)开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。

从90年代初期起，中国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。

我国工业机器人经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展，工业机器人市场也已经成熟，应用上已经遍及各行各业。

我国未来工业机器人技术发展的重点有：第一，危险、恶劣环境作业机器人：主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人;第二，医用机器人：主要有脑外科手术辅助机器人，遥控操作辅助正骨等;第三，仿生机器人：主要有移动机器人，网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。

二、工业机器人的发展趋势

机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关。当今工业机器人的发展趋势主要有：一是工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降。二是机械结构向模块化可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化;有关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人。三是工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化，网络化;器件集成度提高，控制柜日渐小巧，采用模块化结构，大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。四是机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，视觉、力觉、声觉、触觉等多传感器的融合技术在产品化系统中已有成熟应用。五是机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。

总体趋势是，从狭义的机器人概念向广义的机器人技术概念转移，从工业机器人产业向解决方案业务的机器人技术产业发展。机器人技术的内涵已变为灵活应用机器人技术的、具有实际动作功能的智能化系统。机器人结构越来越灵巧，控制系统愈来愈小，其智能也越来越高，并正朝着一体化方向发展。

三、我国工业机器人发展面临的挑战与前景

我国工业底子薄，工业机器人发展一直处于一个初步发展阶段，虽然我国从上个世纪70年代开始研发工业机器人，但是技术力量不足与西方国家的技术封锁，对此，在发展过程中，存在着比较多的问题。细分起来，有如下几点：

首先，我国基础零部件制造能力差。虽然我国在相关零部件方面有了一定的基础，但是无论从质量、产品系列全面，还是批量化供给方面都与国外存在较大的差距。特别是在高性能交流伺服电机和精密减速器方面的差距尤其明显，因此造成关键零部件的进口，影响了我国机器人的价格竞争力。

第二，我国的机器人还没有形成自己的品牌。虽然已经拥有一批企业从事机器人的开发，但是都没有形成较大的规模，缺乏市场的品牌认知度，在机器人市场方面一直面临国外机器人品牌的打压。国外机器人作为成熟的产业采用整机降价，吸引国内企业购买，而在后续的维护备件费用很高的策略，逐步占领中国市场。

第三，认识不到位，在鼓励工业机器人产品方面的政策少。工业机器人的制造及应用水平，代表了一个国家的制造业水平，我们必须从国家高度认识发展中国工业机器人产业的重要性，这是我国从制造大国向制造强国转变的重要手段和途径。□

参考文献：

[1]任俊.面向熔射快速制模的机器人辅助曲面自动抛光系统的研究.华中科技大学，2006年.

[2]钟新华，蔡自兴，邹小兵.移动机器人运动控制系统设计及控制算法研究.华中科技大学学报(自然科学版)，2004年S1期.

[3]张中英.基于遗传算法的机器人神经网络控制系统.太原理工大学，2005年.

[4]李磊，叶涛，谭民，陈细军.移动机器人技术研究现状与未来.机器人，2002年05期.

[5]杜玉红，李修仁.生产线组装单元气动搬运机械手的设计.液压与气动，2006年05期.

[6]徐晓峰.基于串行通信技术的机器人实时控制研究.南京林业大学，2005年.

机器人技术论文【第四篇】

【摘 要】随着科学技术的飞速发展，电气工程得到不断的更新和进步，其自动化技术不断加强而机器人设计也在不断的冲击人们的生活，在机器人设计理念中加入电气工程的自动化技术，利用其自动化技术让机器人具有人性化特征，从而能够具有更多人类的自动行为，从更多方面为人类提供更好的服务。

【关键词】电气工程;自动化;机器人设计

一、前言

机器人的不断研究创造是时代经济发展的必然，是为了满足人们更多需要而必然要进行的一项科学研究。目前，国外很多国家在机器人设计领域已有很多成功例子，其机器人具备的技术是当前我国技术无法比拟的。但是，时下我国很多高校开展机器人设计研究以及社会上的机器人比赛活动等，让越来越多的人对机器人设计有更多的认识，给机器人设计的不断创新创造了一个良好的环境。电气工程及其自动化技术能够给机器人设计提供一个良好的技术支持。本文主要分析机器人设计中的自动化技术应用情况，旨在让我国的机器人设计快速跟上国际先进技术，创造出具有世界领先水平的机器人。

二、机器人简介

机器人最早出现在中国的西周穆王时期，最初形式是一个有开关能够自动“跳舞”的木质人，后来在卡雷尔·恰佩克的科幻小说中创造了机器人这个名词，从此一些能够自动制定既定工作的机械设备统称为机器人[1]。现代的机器人能够在人类的指挥下做一些简单工作，如对话、投篮、快跑、协助人类进行危险行为等。目前技术比较先进的国家如英国、日本、美国等在机器人的研究上取得非常大的进步，很多领域如医学、建筑学及军事建设等方面均使用机器人当做人类力量的延伸。通过指挥或者在机器人内部设计自动装备，让机器人拥有人类思维，自动进行工作。当前机器人发展甚至趋向高度的人性化，机器人不再只是由机械设备组成，有些机器人甚至有人类的模样和思维方式，但是机器人真正能够拥有人类相同的思维还需要很长一段时间。

三、电气工程及其自动化概念

电器工程及其自动化是一门学科，这门学科包括多个技术领域，涉及面非常广，从计算机、电机电子以及互联网技术、信息控制技术，甚至还包括多种电力和机电技术结合成为一个整体的技术，这些不同领域的技术一同构成电气工程及其自动化学科。由于是一个工程型又带有自动化功能形式的学科，其具有的特点就包含工程中的强力学以及网络信息中的软件学特点，形成一种强弱结合的形式。这个学科的课程包括电气知识和网络信息技术知识，具体有：网络信息技术、仪器检测和控制技术、电子和电路技术、计算机软硬件技术等强力学和软件学技术相互结合的'课程形式。这个综合性学科主要教给学生的是各种工程和电气以及计算机方面的知识，毕业学员一般均掌握包括计算机软硬件技术、网络信息技术以及仪器实验分析技术等多方面的技术，在社会工作中能够适应多个领域的工作要求。

电气工程及其自动化学科的最主要课程为电气和计算机工程，因此在进行实验和具体实践时，这个两门课程是最主要的测验对象。通过设置不同等级的专业实验教学训练平台，让学生在掌握基础的技术能力的同时根据自身的条件去挑战更高的技术实验。使学生除了掌握基础的电机技术、电力电学技术以及计算机硬件技术之外还能够掌握如线路综合设计技术、高级计算机软件管理技术以及CPLD技术等综合性相对比较强的技术，在实际工作中能够解决更多难题和满足更多需求。

电气工程及其自动化在社会中的使用领域主要有：水力电力领域、信息处理领域、电力线路设计领域、各种变压器设计领域以及与人们日常生活密切相关的各种监控设备(如交通摄像监控、小区摄像监控)、机器自动化设备(例如电梯、安全门)、网络通信设备(如电子邮件、网络条件软件)以及智能控制设备(如楼道声控开关灯)等方面，这些军事电气工程及其自动化学科在实际的运用，具有广泛性和多面性[2]。

四、电气工程及其自动化在机器人设计中的运用分析

由于机器人是由多种机械部件拼接后再安装编排程序最后实现机器装备自动运行的，因此通过分析其主要构造能够了解电气工程及其自动化技术在其中的运用情况。首先，机器人是由电机和连接杆组成的，在装置电机时根据需要装置步行或跳跃等电机使其拥有步行和跳跃等能力，同时利用生活常见的铝板铝条进行构建的链接，将一个还不能行动的机器人做出来后再通过加入编排程序让其自动工作或人工指挥其工作。这其中就包含电气工程及其自动化学科中的电机电力技术、计算机指挥和控制技术以及电力线路链接设计等多种技术。

其次，机械人构件组装完毕后，还需要检测装置保证其运行功能质量。检测装置是在机械人雏形形成并开始指挥其工作后对其实际的信息进行记录，再将实际信息和机器人内部既定的信息相对比，若出现很大偏差则需要重新进行信息的设定，若偏差很小则表示机器人研究成功，可以投入使用。分析是现代先进的机器人技术发现，很多机器人能够代替人类将损坏或质量不好的对象进行，同时立即将信息进行反馈，大幅度提高机器人工作的精确度并减少人类的工作量。

再者，机器人在组装完成后需要通过驱动装置对内部构件进行驱动，驱动后机器人才能给自行工作。利用计算机系统中的驱动设备在机器人中按照指定信号装置，当信号一放出，机器人即能够自动工作。其主要依靠电气工程机器自动化学科中的计算机软件系统、信号监控系统来实现机械装置的自动位移。

最后，机器人虽然能够根据已编排的程序自动动作，但是大多时候仍是人类进行控制，因此监控系统就显得尤为重要。目前的监控系统主要为集中式的控制系统，也就是指需要一个中心监控装置就可以实现对机器人的全部控制，该中心装置一般是一台微机[3]。该步骤需要运用到电气工程机器自动化学科中的单片机技术，单片机本身即为一台微机，因此将其安插在机器人结构中，只需要插入电源就可以运行，从而自如的控制机器人工作。

从以上分析内容可知，在机器人设计中加入电气工程及其自动化专业技术能够使机器人设计更加顺利，其拥有的功能会相对比较多且符合现代的技术水平。但，同样的，机器人设计是一个比较复杂的研究工程，其中涉及到的技术类型多样，仅仅依靠电气工程机器自动化专业技术根本无法满足人类对高度人性化机器人的要求。因此，只有不断的研究多种技术，才能使机器人真正成为人类工作和生活的好助手。

参考文献

[1]wilson.机器人设计经验之谈[J].电子制作，2011，32(09)：102-103.

[2]张静，刘永均，李柏林.机器人系统多学科协同优化设计[J].机械设计与研究，2008，41(05)：98-99.

[3]邓锋.采用标准关节机器人系统对飞机货舱门结构的自动钻铆[J].航空制造技术，2010，36(19)：210-211.

机器人技术论文【第五篇】

摘 要：随着我国物流行业的快速发展，货物的流动性以及流量的大量增加都为仓储行业带来了巨大的挑战。而货物抓取机器人可以有效地利用工作环境的空间，改善货物的搬运能力，有效地节约货物装卸搬运需要的作业时间。在文中从系统实现功能以及系统方案这两个方面对货物抓取机器人设计进行介绍，并分析了该货物抓取机器人的特色，为货物抓取机器人的设计提供借鉴。

关键词：货物抓取 STM32单片机 机械臂 PWM控制 数据传输模块

中图分类号：G64                  文献标识码：A           文章编号：1674-098X（2019）02（b）-0081-02

1 立题意义

我国物流行业规模不断扩大，货物的流动性和流量的增加对现代仓储行业提出了更高的要求。为实现高效率的货品出入库管理，越来越多的机器人设备开始应用于仓储管理中[1]。

根据上述分析的机器人发展前景及物流行业未来发展方向，本文提出的设计一种具有手持终端控制和自动控制两种控制方式的货物抓取机器人具有很强的研究价值和实际意义。

2 研究内容

本项目设计一款货物抓取机器人。该货物抓取机器人设置成手持终端控制和自动控制两种模式。该机器人以金属底盘搭配四对负重轮作为运输工具，采用外置高增益天线，能够更好地接收到信号;能够实时视频WiFi控制，实现第一人称视角及控制;使用调速系统，可以更好掌控小车速度;安装的四自由度机械臂实现对目标货物的精准抓取。

系统最终实现的主要功能如下：

1实时视频WiFi控制功能，通过手机，电脑等通过WiFi连接机器人，在屏幕上实时观看画面以第一人称视角控制机器人，以此来实现手持终端控制;

2路径规划功能，通过在电脑或手机上描绘路径，机器人可以按照规划好的路径行进，以此来实现机器人的自动控制;

3机械臂抓取货物功能，采用四自由度机械臂，模拟人体手臂设计，舵机有防卡死功能，与控制软件界面同步控制，自由度多，具有很大的灵活性，控制起来更加方便;

4躲避障碍功能，机器人同规划路径运动时，通过传感器采集信息并反馈给主控制板，主控制板发出信息使机器人避开障碍;

5云台控制摄像头功能，通过手机触屏，可灵活地控制二自由度云台上下左右带动摄像头转动，可以更方便地观察目标。

3 货物抓取机器人系统实现方案

货物抓取机器人系统硬件总体方案设计

货物抓取机器人系统系统主要由STM32主控板、电源、电机驱动模块、Robot-Eyes摄像头、WiFi视频数据传输模块、二自由度视频云台和四自由度机械臂、金属底盘组成。

STM32单片机作为控制核心，根据接收到的各模块的数据信息，发送相应控制指令。

WiFi视频数据传输模块是利用无线技术进行无线传输的一种模块，主要由发射器，接收器和控制器组成。

二自由度云台是一种安装、固定摄像装置的支撑设备，用于摄像装置与支撑物的连接，主要用于需要进行运动图像捕捉的场合或环境，是采集方式更方便直接，在需要摇摆和摆动的机构中，如机械臂也利用云台来实现可接触范围的延伸和扩展。

四自由度机械臂主体结构有四个自由度，主要由旋转关节组成，具有与人的肩、肘、腕相对应的关节，更加接近于人的手臂。四自由度机械臂是本设计方案的重要研究对象。机械臂运行轨迹追踪控制技术主要包括自适应控制，滑模变结构控制，鲁棒自适应控制和模糊自适应控制[3]和经典PWM控制五大类。由于四自由度机械臂采用仿人类手臂设计，灵活度高，所以本设计方案对机械臂采用PWM控制，这种控制方法的优点是控制精度高。

电机驱动模块：采用8路舵机组成。

电源采用12V锂电池组，对机器人进行供电。

货物抓取机器人软件总体方案设计

货物抓取机器人软件设计是按照模块化的思想完成的，采用C语言编写。设计内容包括基于STM32单片机控制系统的主程序，电机驱动子程序、四自由度机械臂控制子程序，WiFi通讯子程序、手持终端控制子程序。

STM32单片机在处理传感器采集的信息后，通过串口通信送达调用舵机控制器中的动作指令，舵机控制器控制四自由度机械臂对货物进行抓取。

拟通过三个层面来实现上述功能：

1底层电机驱动层，以STM32单片机实现对小车的驱动控制。该层主要设计电机驱动控制子程序和四自由度机械臂子程序。电机驱动控制子程序可以采用PWM算法实现对机器人底盘运动的控制。四自由度机械臂子程序中运用PWM控制算法，使用PWM调速方式对各关节电机进行驱动，采用外环位置环与内环速率环的双闭环控制结构，对各关节的运动方向，角度等进行控制，以此来对机械臂进行整体控制，实现对货物的抓取。

2中层数据传输层，借助路由器平台传输控制命令以及视频传递。传输层是完成对控制命令的传输，是连接机器人和手机的桥梁，同时也负责视频画面的采集和编码。该层主要设计WiFi通讯子程序。通过这个子程序可以实现数据的传输功能。

3顶层终端控制层，通过手持终端实现对机器人的控制。采用eclipse编写Android程序，程序共两个Activity界面：设置界面和主程序界面。設置界面中设置服务器端IP，控制口号和视频传输端口号[4]。主程序界面中有前进/后退按钮，按钮用于向路由器端发送TCP数据，通过数据传输以实现对机器人的控制。

4 项目特色

本文设计的货物抓取机器人，集实时视频WiFi控制、四自由灵活抓取货物机械臂、二自由度云台搭载摄像头于一体，可以设置手持终端控制和自动控制两种控制方式对货物进行抓取。STM32单片机，是一种较为先进的单片机，不仅可以用寄存器进行编程，还可以使用官方提供的库文件进行编程。实时视频WiFi控制可以通过手机视频实时了解机器人位置并对机器人进行控制;选用四自由度机械臂，模仿人类手臂结构抓取货物更牢固;采用二自由度云台搭载摄像头，可以更灵活地控制摄像头来采集信息;8路舵机控制器对机器人进行驱动，机器人运动更加灵活且动力更加强劲，采用PWM控制技术对电机进行控制可以大大节省能量，具有很强的稳定性。综上所述，该货物抓取机器人的成本低，性价比高，操作方便快捷，可以大大节省人力资源，降低人力成本，同时提高工作效率，对物流行业发展乃至社会经济发展起到一定的推进作用。

参考文献

[1]刘丽军.基于单目视觉的仓储物流机器人定位方法探讨[J].电子制作，201812：63-64.

[2]王晴.应用单片机进行多自由度机械臂控制系统设计[J].邢台职业技术学院学报，2018，353：64-66.

[3]宦婧，周伟祝，赵媛.基于智能感应的多自由度机械臂系统的设计实现[J].计算机与数字工程，2018，462：397-401.

[4]杨勇.DIY基于路由器控制的wifi视频小车[J].电子世界，2018（23）：143-144.