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机器人移动平台设计【带PROE三维】【5张CAD图纸】【优秀】

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关键词：: 机器人移动平台设计 proe三维 cad图纸

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机器人移动平台设计

85页 23000字数+说明书+中英文翻译+开题报告+PROE三维图+5张CAD图纸

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　　　　摘要

　　　煤矿灾害尤其是瓦斯煤尘爆炸事故发生后,矿井环境十分复杂,井下因灾受伤人员面临极其危险的状况,需尽快地转移与救护；而救援工作异常困难和危险,往往在救援工作中造成救护人员的伤亡。研发代替或部分代替救护人员及时、快速深入矿井灾区进行环境探测和搜救工作的救灾机器人具有极其重要的意义。

　　　本论文研究工作的目的是设计结构新颖、具有独创性的可携带、抗一定冲击的履带移动机器人，以能够适应在恶劣环境和复杂路况下工作。通过在移动系统上加载不同的模块，能够实现搜救机器人不同的使用功能，本研究意义在于为后续设计的搜救机器人提供一个基础的动力平台，以便于能够开发出更多使用功能的搜救机器人。

　　　本研究所设计的搜救机器人移动方案是便携式履带式驱动结构。该方案采用模块化设计，便于拆卸维修，可以分段自适应复杂路面，并可主动控制两侧翼板模块的转动来调节机器人姿态变化，辅助爬坡、越障和跨沟；机器人经过合理的结构布局和设计后具有良好的环境适应能力、机动能力并能抵抗一定高度的掉落冲击。所设计的机器人移动机构主要由四部分组成：主动轮减速驱动机构、翼板转动机构、自适应路面执行机构、履带及履带轮运动机构，本论文对上述各部分方案分别进行论证、结构设计计算、3D建模，并设计了搜救机器人虚拟样机。

关键字：搜救机器人；复合移动机构；模块化设计

Abstract

　　　 Coal mine disasters, especially gas and coal dust explosion, mine environment is very complex and wounded tolls mine face extremely dangerous conditions, be transferred as soon as possible and rescue; and rescue work extremely difficult and dangerous, often resulting in the rescue work in the ambulancecasualties.R & D to replace or partially replace the ambulance personnel in a timely manner, quick in-depth environmental exploration and mine disaster relief robot search and rescue work is extremely important.

　　　 The purpose of this thesis is to design novel structure, its unique portable, shock intelligently tracked mobile robot, in order to be able to adapt to the harsh environment and the complicated road to work.Mobile systems loaded by different modules, search and rescue robots can be achieved using different functions, this study is important because other people's search and rescue robot designed to provide a basis for the dynamic platform to facilitate greater use of features can developsearch and rescue robots.

　　　 This resetarch program is moving search and rescue robot crawler reconfigurable archiecture.The program is modular in design, easy disassembly maintenance, can be complex adaptive sub-surface, active control can turn on both sides of flange module to adjust the robot pose changes, supporting climbing,obstacle and cross-channel;The design of the robot moving mechanism mainly consists of four components: Active wheel reducer drive mechanism, flange rotation institutions, adaptive road implementing agencies, sports organizations track and track wheels, part of the paper on the above programs were carried out feasibility studies, structural designcalculation, 3D modeling , and design a rescue robot prototype.

Key words: search and rescue robots; composite mobile body; modular design

　前言１

　1绪论３

　1.1课题研究背景及意义３

　1.1.1研究意义３

　1.1.2研究现状４

　1.1.3研究思路和需要重点解决的技术问题６

　1.1.4发展趋势８

　1.2课题内容及其参数要求９

　1.2.1课题主要解决的问题９

　1.2.2遇到的主要问题１０

　1.2.3.解决问题的方法１０

　1.2.4参数要求１０

　2移动平台设计方案１２

　2.1底盘设计１２

　2.1.1移动方式设计１２

　2.1.2驱动系统设计１３

　2.1.3驱动方式设计１４

　2.2传动系统设计１５

　2.3 小结１６

　3 搜救机器人动力系统设计１７

　3.1基于平地的最大速度的电机功率计算１７

　3.1.2基于爬坡最大坡度的驱动电机功率计算１８

　3.3电机的选型２０

　3.4 小结２１

　4机器人驱动轮减速器设计２２

　4.1减速器方案分析２２

　4.1.1减速器应满足的要求２２

　4.1.2减速器方案分析２２

　4.2减速器的设计计算２４

　4.2.1减速器的传动方案类型和传动简图２４

　4.2.2配齿计算２４

　4.3.3初步计算齿轮的主要参数２５

　4.3.4减速器输入轴的设计３９

　5 传动系统设计４３

　5.1典型移动机构分析４３

　5.1.1轮式移动机构特点４３

　5.1.2腿式移动机构特点４４

　5.1.3履带式移动机构特点４５

　5.1.4履、腿式移动机构特点４５

　5.1.5轮、履、腿式移动机构性能比较４６

　5.2本研究采用的移动机构４６

　5.3搜救机器人方案设计４７

　5.3.1总体参数设计４７

　5.3.2救灾机器人的构成４７

　5.3.3主要机构的工作原理４８

　5.4移动机构履带部分设计４９

　5.4.1履带的选择４９

　5.4.1.1求设计功率５０

　5.4.1.2确定带的型号和节距５０

　5.4.1.3确定主从动轮直径５１

　5.4.1.4确定节线长度５２

　5.4.1.5确定设计功率为时所需的带宽５３

　5.4.1.6验算数据５５

　5.4.1.7同步带的物理机械性能５５

　5.5履带主从动轮设计５６

　5.5.1履带轮材料选择５６

　5.5.2履带轮形状及主要尺寸的确定５６

　5.5.3履带轮齿形及齿面宽度的选择５７

　5.5.4履带轮所允许的公差５８

　6移动机构履带翼板部分设计６０

　6.1履带翼板的作用６０

　6.2履带翼板设计６０

　6.3计算履带装置各部分的质量６１

　6.3.1翼板质量６１

　6.3.2履带从动轮质量６１

　6.3.3张紧轮，调节轮质量６１

　6.4求履带驱动装置重心６２

　7齿轮轴、轴承和键的设计６５

　7.1齿轮轴的校核计算６５

　7.2轴承的校核６９

　7.2.1初选轴承型号６９

　7.2.2验算并确定轴承型号６９

　7.3键的计算７０

　8移动机构3D建模７１

　8.1移动机构3D建模７１

　致谢７４

　参考文献７５

表1-1多感官移动机器人移动平台设计要求

总体结构双节履带式结构

自重<50Kg

载荷>50Kg

搭载接口二维随动搭载平台

结构尺寸760*500*160

平地最大速度<1m/s

正常速度0.7m/s

最大通过坡度<30°

通过能力能通过复杂行道

转向能力零半径

续航能力4小时以上

防护能力防水防尘，抗冲击。

　　　1.1.3研究思路和需要重点解决的技术问题

　　　煤矿救灾机器人需要在矿井发生灾害时完成环境探测和营救任务。由于技术和矿井环境等原因，可将矿井救灾机器人做成环境探测机器人和营救机器人两种专门用途的救灾机器人。环境探测机器人探测、采集和发送矿井灾害环境参数和信息，包括瓦斯、一氧化碳、氧气、温度和其它灾害特征气体等参数，以及生命、图像等信息，为地面救灾决策提供参考信息。环境探测机器人应该尽量小巧灵便。营救机器人需要将受伤矿工转移到安全地方，需要有足够的力量，因此其体积、尺寸不可能太小。目前，矿井营救机器人还没有开始研发，主要是研发用于矿井灾害环境探测机器人。所谓搜救机器人则是进行灾害环境和遇险人员探测，并为伤员提供一定救助的机器人，如中国矿业大学研制的CUMT-1型矿井搜救机器人。这种机器人不需要做成很大就能够满足功能上的要求。

　　　研发矿井救灾机器人，必须充分了解煤矿井下的自然环境和灾害现场的特点，使所研发的机器人能适应环境并发挥作用。无论研发哪一种用途的救灾机器人都应包括如下研究内容：

　　　(1)机构部分：搭建一个机动性和地面适应性好、越障能力强、可靠性高的机械移动平台，包括机械运动学和动力学设计、可靠性设计、机构的创新设计与性能试验等；

　　　(2)智能控制系统部分：自主或半自主避障设计，对外界环境信息以及远程命令信号的处理，以及整机协调控制等；

　　　(3)电器控制部分：机构动作驱动所需机电部件及其控制模块化设计，防爆本安设计及其可靠性性能试验；

　　　(4)传感部分：各类传感器的合理选用和设计，以及传感器的防爆本安设计；

　　　(5)信息处理部分：包括机器人各个运动部分的动作反馈处理，多传感器信息融合处理，行进路线记录与再现模式设计，以及事故现场的环境数字化处理等；

　　　(6)通讯部分：煤矿井下的无线传输特性分析及无线通讯解决方案设计，有线传输解决方案设计，巷道环境脱、放通信线缆机构设计及通讯线缆的脱、放性能分析等；

　　　(7)动力部分：包括动力源的选用和能耗分配设计，特殊环境下对能源装置性能的影响等；

　　　(8)整体防爆部分：整体模块化防爆系统的设计与检验；

　　　(9)整机试验：机器人集成设计的功能和可靠性等综合性能试验。

　　　上述研究内容中，机构可靠性、避障能力、通讯方式和能力以及防爆设计是研发矿井救灾机器人需要重点解决的技术问题，以实现机器人有良好的越障能力和对在未知环境下动作的适应能力，尤其是在矿井巷道这样特定的地理环境中，对崎岖、狭窄空间的通过能力和对某些障碍的清障能力；在通讯不畅、环境信息不明的情况下，通过所携带的传感器使机器人安全避障，到达指定的目的地，即满足非结构化环境下避障、路径规划的实际应用需要；在矿井受灾情况下，无线信号的高速传输，有线通讯系统线缆收放、脱放的高效和高可靠性；同时满足机器人在矿井环境下使用的整体防爆要求.对于研发用于矿井救灾的机器人必须实现如下几个方面的创新：

　　　设计理念和设计技术的创新；

　　　适应矿井特殊环境的整体机构的设计创新；

　　　把机器人传感技术用到煤矿井下的应用创新；

　　　机器人导航控制方式的创新；

　　　矿井恶劣环境中机器人通讯技术的创新；

　　　机构的模块化设计和整体防爆设计的创新。

　　　1.1.4发展趋势

　　　救灾机器人是智能化机器人在煤矿领域的全新应用，尽管某些关键技术仍需要进一步研究，但救灾机器人具有高度的实用价值和广泛的应用前景。随着计算机技术、传感技术、控制技术、材料技术的发展，特别是网络技术和图像信息处理技术的迅猛发展，智能机器人的研究已取得了丰硕的研究成果。但是，由于矿井救灾机器人特殊的工作环境和工作要求的不断提高，矿井救灾机器人技术方面还需要有所突破：

　　　机械性能方面，能够适应矿井恶劣的灾后环境，对非结构的地形环境具有良好的自适应能力，具备较好的越障能力。

　　　新技术和新材料的研发，矿井灾后恶劣的环境要求用高强度、抗拉抗压、抗高温阻燃、不产生电火花的材料。

　　　优良的导航性能、信息采集能力仍是今后矿井救灾机器人导航技术的主要发展方向。

　　　由于矿井中救灾机器人单一的传感器无法满足高精度定位需要，因此需要融合多个传感器测量信息，多传感器信息融合技术也就自然成为发展趋势。

　　　多机器人系统是矿井救灾机器人技术发展的主要方向。

　　　采用标准化、网络化、模块化技术。

　　　机器人装备有通信系统，在与外界进行数据信息交换时，采用标准化接口技术，网络技术可使机器人更具备操控性，同时机器人通信系统的稳定性、可维护性、兼容性也更好。

　　　由于便携式、履带机器人控制距离有限，当履带机器人在危险区域作业时，其控制操作人员的安全不能保证，此外遥控机器人的操作人员需要专门训练，因而需要进一步提高小型履带机器人自主能力。

1.2课题内容及其参数要求

　　　1.2.1课题主要解决的问题

　　　移动平台的机械结构设计是本课题主要解决的问题。搜救机器人的移动平台是一个组成结构非常复杂的系统，它应不仅具有加速、减速、前进、后退、转向以及越障等常规的功能。综上所述，搜救机器人要完成既定任务应具体有以下几方面需求：

　　　l)移动灵活敏捷；

　　　2)较强的越障、避障能力；

　　　3)适应性能较强。可以在恶劣的环境中作业；

　　　4)结构紧凑轻巧。降低了移动机器人的重心，保证了其行进中的稳定性。

　　　1.2.2遇到的主要问题

　　　在前期设计中主要遇到的问题是：普通的移动机器人运动平台中的减速器和电机占的空间过大，是地盘结构复杂，体积过大，机构不紧凑，无法满足要求，如果可以减少减速器和电机占的空间，就能在平台中安装更多的其它设备，提高机器人的总体性能。

　　　1.2.3.解决问题的方法

　　　遇到此问题后查阅了《汽车构造》一书，其中减速器一章介绍了轮边减速器。在重载货车、越野车或大型客车上，当要求有较大的主传动比和较大的离地间隙时，往往将双机主减速器中的第二集减速齿轮机构制成同样的两套，分别安装在两侧驱动车轮的近旁。由此想到用行星轮减速器，将其装在驱动轮中，这种结构可以增大减速比，提高驱动力，同时减小了减速器所占的空间，而且机构紧凑。经过计算，两级行星轮减速器可以达到1/25的减速比。

　　　　2移动平台设计方案

　　　本设计的搜救机器人移动平台包括移动平台的机械系统和动力系统。机械系统又包括底盘和传动系统。

2.1底盘设计

　　　移动平台的底盘是搜救机器人的基础，机器人的各种传感器、控制器、驱动器以及搭载平台都需要以移动平台为载体，同时移动平台还要实现移动机器人的基本功能——移动。

　　　2.1.1移动方式设计

　　　机器人的移动方式多种多样，主要的移动机构有：轮式、履带式、腿式等。履带式移动机器人适合在未加工的天然路面上行走，履带本身起着给车轮连续铺路的作用。履带式移动机构和轮式、腿式移动机构相比，具有如下特点：

　　　1)支撑面积大，接地比压小，适合于松软或泥泞场地作业，下陷度小，滚动阻力小，通过性能较好；

　　　2)越野机动性好，爬坡、越沟等性能均优于轮式移动机构；

　　　3)履带支撑面上有履齿，不易打滑，牵引附着性能好，有利于发挥较大的牵引力；

　　　4)结构复杂，重量大，运动惯性大，减震性能差，零件易损坏。

　　　双节履带设计是目前出现的众多复合履带式结构移动机器人中的一种。双节履带设计可以提高履带车的爬坡和越野能力，使履带车更容易通过障碍物，增加了机器人的灵活性，目前双节履带设计在移动机器人上已有较多应用，故本设计采用双节履带设计。

　　　2.1.2驱动系统设计

　　　驱动系统是机器人系统的动力来源，选择最佳的驱动系统是设计搜救机器人的关键。现代机器人的驱动方式主要有气动驱动、液压驱动和电动驱动三种。

　　　电动驱动系统具有传动平稳、灵活、速度快、控制简单精确、无污染、效率高、结构简单、无管路系统、维护方便等特点。适用于中、小型机器人。因此本搜救机器人平台采用电动方式驱动，并将蓄电池作为电动机和控制系统的动力能源。

　　　在确定了驱动方式后，需要选择合适的电动机。电动机的性能直接决定着驱动系统的性能，它的选择成为设计多功能特殊移动机器人驱动系统的基础。电动机按照工作电源分类可分为交流电机(AC)和直流电机(DC)两种。

　　　交流电机(AC)具有结构简单、造价便宜、维护方便等优点，一些工业机器人就使用交流供电，但是交流电机控制特性较差，要实现无级调速必须做到频率无级调节，虽然在现代控制理论发展到今天和产生了矢量控制技术以及脉宽调(PWM)技术的条件下交流电机变频调速己成为现实，但是交流电机的调速系统还是比较复杂。

　　　直流电机(DC)的激励电流和电枢电流二者的大小及方向可以独立地分别控制，从而使转速在很宽的范围内可以得到精确的调节，具有良好的控制性能和调速性能。但是传统的有刷直流电机体积较大，结构复杂、散热性能差，它必须有炭刷和换向器，炭刷易产生电火花会引起电磁干扰，它和换向器易损坏，降低了电机的稳定性和寿命。无刷直流电机由电子换向器取代了普通有刷直流电机炭刷和换向器的机械换向，消除了机械换向带来的诸多限制，它既保持着有刷直流电机的优秀控制性和调速性，又具有可靠性高、结构简单、寿命长、体积小、噪声低、损耗低、无干扰性、过载能力大等优点，是交流电机与直流电机优点的结合，广泛用于机械、交通运输等领域。

　　　综上所述，搜救机器人移动平台选用无刷直流电机进行驱动，具体由电动机、减速箱组成。两台电动机分别驱动两个驱动轮为机器人运行提供动力。2.1.3驱动方式设计

　　　移动机器人驱动轮的选择关系到机器人的运动性能指标。履带式移动机器人的驱动轮分布主要有后轮驱动和前轮驱动两种。履带两端的导向轮哪一个用来驱动更为合适与履带机构的形状有关。对于本题目中的双节履带，以驱动轮在后方比较有利，这时履带的上分支受力较小，导向轮受力也较小，主履带承载分支处于微张紧状态，运行阻力较小，如图2-1（a）所示。反之，前轮为驱动轮时，履带的上分支及导向轮承载最大载荷，履带承载分支部分长度处于压缩弯折状态，运行阻力较大，见2.-1（b）图。

　　　参考文献

　　[1] 陈晓东等主编. 警用机器人. 北京：科技出版社，2008

　　[2] Gordon McComb主编. 机器人设计与实现. 北京：科学出版社 2008

　　[3] 刘鸿文主编. 材料力学. 北京：高等教育出版社，2004

　　[4] 蒲良贵主编. 机械设计[第八版].北京：高等教育出版社，2006

　　[5] 徐元吕主编. 工业机器人.北京：中国轻工业出版社，2006

　　[6] 哈尔滨工业大学. 理论力学[第六版].北京：高等教育出版社，2002

　　[7] 殷玉枫主编. 机械设计课程设计.北京：机械工业出版社，2008

　　[8] 邓文英主编. 金属工艺学[第四版].北京：高等教育出版社，1999

　　[9] 徐国华，谭民．移动机器人的发展现状及其趋势[J]．机器人技术与应用，2001(3)：7—14.

　　[10] 陈淑艳. 移动机器人履带行走装置构型与机动性能研究. 万方数据库.扬州大学硕士论文

　　[11] 肖俊君. 多姿态便携式履带机器人设计与分析. 万方数据库.国防科技大学研究生院学位论文

　　[12] 李科杰．危险作业机器人发展战略研究[J]．机器人技术及应用2003(5)：14-22

　　[13] 李东晓. 机器人技术在煤矿自动化中的应用 .煤炭科学技术.2007

　　[14] 钱善华王勇等. 机器人研究的现状及煤矿搜救的应用. 机器人，2006(5).

　　[15] 李克杰. 危险作业机器人发展研究.机器人技术与应用, 2003(5)

　　[16] 段星光，李科杰. 小型轮履腿复合机器人设计及运动特性分析.机械工程学报,2005(8):108-113.

　　[17] 朱华葛世荣等. 煤矿搜救机器人应用探讨. 煤矿机械，2009（1）.

　　[18] 朱华. 机器人研究现状. 徐州工程学院学报，2007（6）.

　　[19] 张福学.机器人技术及其应用[M].北京:电子工业出版社,2000. 609 - 610.

　　[20] 林柏泉,常建华,翟成.我国煤矿安全现状及应当采取的对策分析[J],中国安全科学学报, 2006(5):42-461.

　　[21] 苏学成,樊炳辉,李贻斌等. 试论煤矿机器人的研究与开发[J]. 机器人,1995(3) .

　　[22] D. O Halloran, A.Wolf, H. Choset. Design of a high-impact survivable robot. Mechanism and Machine Theory. 40 (2005) 1345–1366.

　　[23] Roland Siegwart, et al. Innovative design for wheeled locomotion in rough terrain. Robotics and Autonomous Systems 40 (2002) 151–162.

　　[24] Thanhtam Ho, Sunghac Choi, Sangyoon Lee. Development of a Biomimetic Quadruped Robot.Journal of Bionic Engineering 4 (2007) 193?199.

　　[25] Y. Crausaz, B. Merminod, M. Wiesendanger, R. Siegwart, M.Lauria, R. Piguet, Véhicule pour terrain accidenté, European Patent Application No 00810054.7 (2000).

　　[26]Yasuharu K，MaSaya S，Kuroda et a1．Command data compensation for real-time tele-driVing system on lunar rover：Micro．5．In：Proc．ofthe ICRA．2001：l 394．1 399.

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内容简介：: 河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）中期检查表指导教师：邓乐职称：教授所在院（系）：机械与动力工程系教研室（研究室）：机设教研室题目搜救机器人机械结构的设计学生姓名张凯专业班级 07机设1班学号0720150082一、选题质量：（主要从以下四个方面填写：1、选题是否符合专业培养目标，能否体现综合训练要求；2、题目难易程度；3、题目工作量；4、题目与生产、科研、经济、社会、文化及实验室建设等实际的结合程度）此次所选择的题目为搜救机器人机械结构的设计，内容涉及到对机器人的总体布置和理论研究，局部机械零件和传动机构的设计，计算与校核，同专业课程紧密联系，符合专业培养目标，在设计工作中，需要对所学知识综合地加以运用，使之能够熟练应用有关参考资料、计算图表、手册；熟悉有关的国家标准和部颁标准，体现了综合训练的要求。工作量大，与实际运用，救援等结合紧密，选题质量较高。二、开题报告完成情况：从适合实际工作环境出发，确定了明确的毕业设计方向；对搜救机器人在实际使用过程中出现的问题进行理论性研究和设计，已经开始对课题进行设计计算，并有了突破性的进展，设计过程已经快速地展开，确定了工作的内容和方法；同时，已完成了对相关资料的查阅，对课题有了总体的分析。三、阶段性成果：完成了起始的方案确定，设计步骤的详细划分，对整个设计做到心中有数。总体布置方案和主要结构参数已确定，并完成一些标准件的选型及和大多数零部件的设计计算工作。结构设计和校核工作正在进行中，部分零件图的绘制已经基本完成，英文翻译工作已结束，已开始制作设计说明书的工作。四、存在主要问题：由于这是我第一次单独利用所学知识解决实际的问题，所以刚开始进展的并不是很顺利，几乎无从下手，所以需要在图书馆和网上查找更多的相关资料进行更深入的了解。往往在有多种设计选择时无从下手，同时涉及原理公式较多，分析计算是一大难题。不过我坚信，只要自己努力，并在指导老师的指引下，我能把各方面的问题逐个解决，最终顺利完成毕业设计。五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语指导教师：（签名）年月日3附录：外文资料与中文翻译外文资料：RobotsFirst, I explain the background robots, robot technology development. It should be said it is a common scientific and technological development of a comprehensive results, for the socio-economic development of a significant impact on a science and technology. It attributed the development of all countries in the Second World War to strengthen the economic input on strengthening the countrys economic development. But they also demand the development of the productive forces the inevitable result of human development itself is the inevitable result then with the development of humanity, people constantly discuss the natural process, in understanding and reconstructing the natural process, people need to be able to liberate a slave. So this is the slave people to be able to replace the complex and engaged in heavy manual labor, People do not realize right up to the worlds understanding and transformation of this technology as well as people in the development process of an objective need. Robots are three stages of development, in other words, we are accustomed to regarding robots are divided into three categories. is a first-generation robots, also known as teach-type robot, it is through a computer, to control over one of a mechanical degrees of freedom Through teaching and information stored procedures, working hours to read out information, and then issued a directive so the robot can repeat according to the people at that time said the results show this kind of movement again, For example, the car spot welding robots, only to put this spot welding process, after teaching, and it is always a repeat of a work It has the external environment is no perception that the force manipulation of the size of the work piece there does not exist, welding 0S It does not know, then this fact from the first generation robot, it will exist this shortcoming, it in the 20th century, the late 1970s, people started to study the second-generation robot, called Robot with the feeling that This feeling with the robot is similar in function of a certain feeling, for instance, force and touch, slipping, visual, hearing and who is analogous to that with all kinds of feelings, say in a robot grasping objects, In fact, it can be the size of feeling out, it can through visual, to be able to feel and identify its shape, size, color Grasping an egg, it adopted a acumen, aware of its power and the size of the slide. Third-generation robots, we were a robotics ideal pursued by the most advanced stage, called intelligent robots, So long as tell it what to do, not how to tell it to do, it will be able to complete the campaign, thinking and perception of this man-machine communication function and function Well, this current development or relative is in a smart part of the concept and meaning But the real significance of the integrity of this intelligent robot did not actually exist, but as we continued the development of science and technology, the concept of intelligent increasingly rich, it grows ever wider connotations.Now, I would like to briefly outline some of the industrial robot situation. So far, the industrial robot is the most mature and widely used category of a robot, now the worlds total sales of 1.1 million Taiwan, which is the 1999 statistics, however, 1.1 million in Taiwan have been using the equipment is 75 million, this volume is not small. Overall, the Japanese industrial robots in this one, is the first of the robots to become the Kingdom, the United States have developed rapidly. Newly installed in several areas of Taiwan, which already exceeds Japan, China has only just begun to enter the stage of industrialization, has developed a variety of industrial robot prototype and small batch has been used in production.Spot welding robot is the auto production line, improve production efficiency and raise the quality of welding car, reduce the labor intensity of a robot. It is characterized by two pairs of robots for spot welding of steel plate, bearing a great need for the welding tongs, general in dozens of kilograms or more, then its speed in meters per second a 5-2 meter of such high-speed movement. So it is generally five to six degrees of freedom, load 30 to 120 kilograms, the great space, probably expected that the work of a spherical space, a high velocity, the concept of freedom, that is to say, Movement is relatively independent of the number of components, the equivalent of our body, waist is a rotary degree of freedom We have to be able to hold his arm, Arm can be bent, then this three degrees of freedom, Meanwhile there is a wrist posture adjustment to the use of the three autonomy, the general robot has six degrees of freedom. We will be able to space the three locations, three postures, the robot fully achieved, and of course we have less than six degrees of freedom. Have more than six degrees of freedom robot, in different occasions the need to configure.The second category of service robots, with the development of industrialization, especially in the past decade, Robot development in the areas of application are continuously expanding, and now a very important characteristic, as we all know, Robot has gradually shifted from manufacturing to non-manufacturing and service industries, we are talking about the car manufacturer belonging to the manufacturing industry, However, the services sector including cleaning, refueling, rescue, rescue, relief, etc. These belong to the non-manufacturing industries and service industries, so here is compared with the industrial robot, it is a very important difference. It is primarily a mobile platform, it can move to sports, there are some arms operate, also installed some as a force sensor and visual sensors, ultrasonic ranging sensors, etc. Its surrounding environment for the conduct of identification, to determine its campaign to complete some work, this is service robots one of the basic characteristics.For example, domestic robot is mainly embodied in the example of some of the carpets and flooring it to the regular cleaning and vacuuming. The robot it is very meaningful, it has sensors, it can furniture and people can identify, It automatically according to a law put to the ground under the road all cleaned up. This is also the home of some robot performance.The medical robots, nearly five years of relatively rapid development of new application areas. If people in the course of an operation, doctors surgery, is a fatigue, and the other manually operated accuracy is limited. Some universities in Germany, which, facing the spine, lumbar disc disease, the identification, can automatically use the robot-aided positioning, operation and surgery Like the United States have been more than 1,000 cases of human eyeball robot surgery, the robot, also including remote-controlled approach, the right of such gastrointestinal surgery, we see on the television inside. a manipulator, about the thickness fingers such a manipulator, inserted through the abdominal viscera, people on the screen operating the machines hand, it also used the method of laser lesion laser treatment, this is the case, people would not have a very big damage to the human body.In reality, this right as a human liberation is a very good robots, medical robots it is very complex, while it is fully automated to complete all the work, there are difficulties, and generally are people to participate. This is America, the development of such a surgery Lin Bai an example, through the screen, through a remote control operator to control another manipulator, through the realization of the right abdominal surgery A few years ago our country the exhibition, the United States has been successful in achieving the right to the heart valve surgery and bypass surgery. This robot has in the area, caused a great sensation, but also, AESOPs surgical robot, In fact, it through some equipment to some of the lesions inspections, through a manipulator can be achieved on some parts of the operation Also including remotely operated manipulator, and many doctors are able to participate in the robot under surgery Robot doctor to include doctors with pliers, tweezers or a knife to replace the nurses, while lighting automatically to the doctors movements linked, the doctor hands off, lighting went off, This is very good, a doctors assistant.Robot is mankinds right-hand man; friendly coexistence can be a reliable friend. In future, we will see and there will be a robot space inside, as a mutual aide and friend. Robots will create the jobs issue. We believe that there would not be a robot appointment of workers being laid off situation, because people with the development of society, In fact the people from the heavy physical and dangerous environment liberated, so that people have a better position to work, to create a better spiritual wealth and cultural wealth.中文翻译：机器人首先我介绍一下机器人产生的背景，机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么随着人类的发展，人们在不断探讨自然过程中，在认识和改造自然过程中，需要能够解放人的一种奴隶。那么这种奴隶就是代替人们去能够从事复杂和繁重的体力劳动，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。机器人有三个发展阶段，那么也就是说，我们习惯于把机器人分成三类，一种是第一代机器人，那么也叫示教再现型机器人，它是通过一个计算机，来控制一个多自由度的一个机械，通过示教存储程序和信息，工作时把信息读取出来，然后发出指令，这样的话机器人可以重复的根据人当时示教的结果，再现出这种动作，比方说汽车的点焊机器人，它只要把这个点焊的过程示教完以后，它总是重复这样一种工作，它对于外界的环境没有感知，这个力操作力的大小，这个工件存在不存在，焊的好与坏，它并不知道，那么实际上这种从第一代机器人，也就存在它这种缺陷，因此，在20世纪70年代后期，人们开始研究第二代机器人，叫带感觉的机器人，这种带感觉的机器人是类似人在某种功能的感觉，比如说力觉、触觉、滑觉、视觉、听觉和人进行相类比，有了各种各样的感觉，比方说在机器人抓一个物体的时候，它实际上力的大小能感觉出来，它能够通过视觉，能够去感受和识别它的形状、大小、颜色。抓一个鸡蛋，它能通过一个触觉，知道它的力的大小和滑动的情况。第三代机器人，也是我们机器人学中一个理想的所追求的最高级的阶段，叫智能机器人，那么只要告诉它做什么，不用告诉它怎么去做，它就能完成运动，感知思维和人机通讯的这种功能和机能，那么这个目前的发展还是相对的只是在局部有这种智能的概念和含义，但真正完整意义的这种智能机器人实际上并没有存在，而只是随着我们不断的科学技术的发展，智能的概念越来越丰富，它内涵越来越宽。下边我简单介绍一下工业机器人的一些情况。到目前为止，工业机器人是最成熟，应用最广泛的一类机器人，世界总量目前已经销售110万台，这是1999年的统计，但这110万台在已经进行装备使用的是75万台，这个量也是不小的。总体情况看，日本在工业机器人这一块，是首位的，成为机器人的王国，美国发展也很迅速，目前在新安装的台数方面，已经超过了日本，中国刚开始进入产业化的阶段，已经研制出多种工业机器人样机，已有小批量在生产中使用。点焊机器人主要是针对汽车生产线，提高生产效率，提高汽车焊接的质量，降低工人的劳动强度的一种机器人。它的特点是通过机器人对两个钢板进行点焊的时候，需要承载一个很大的焊钳，一般在几十公斤以上，那么它的速度要求在每秒钟一米五到两米这样的高速运动，所以它一般来说有五到六个自由度，负载三十到一百二十公斤，工作的空间很大，大概有两米，这样一个球形的工作空间，运动速度也很高，那么自由度的概念，就是说，是相对独立运动的部件的个数，就相当于我们人体，腰是一个回转的自由度，我们大臂可以抬起来，小臂可以弯曲，那么这就三个自由度，同时腕部还有一个调整姿态来使用的三个自由度，所以一般的机器人有六个自由度，就能把空间的三个位置，三个姿态，机器人完全实现，当然也有小于六个自由度的，也有多于六个自由度的机器人，只是在不同的需要场合来配置。第二类是服务机器人，随着工业化的发展，尤其近十年以来，机器人的发展的应用领域在不断拓宽，目前一个很重要的特征，大家都知道，机器人已经从制造业逐渐转向了非制造业和服务行业，刚才谈的汽车制造属于是制造业，但服务行业包括清洁、加油、救护、抢险、救灾这些等等，都属于非制造行业和服务行业，那么这里边跟工业机器人相比，它有一个很重要的不同，它主要是一个移动平台，它能够移动、去运动，上面有一些手臂进行操作，同时还装有一些像力觉传感器和视觉传感器、超声测距传感器等等。它对周边的环境进行识别，来判断它的运动，完成某种工作，这是服务机器人的基本的一个特点。例如，家务机器人主要体现在像一些对地毯和地板定期的它能够进行清扫和吸尘，它这个机器人很有意思，它有传感器，它能够把家具和人能识别出来，它自动的按照一种规律，能根据路径把地面全部的清扫干净，这也是家务中一些机器人的表现。那么医疗机器人，是近五年来发展比较迅速的一个新的应用领域。如果人手术的时候，医生来手术，一个是疲劳，另一个人手操作的精度还是有限的。在德国一些大学里面，面向人的脊椎，如腰间盘突出这种病，进行识别以后，能够自动地用机器人来辅助进行定位，进行操作和手术。像美国已经有一千多例机器人对人眼球进行手术，这样的机器人，还包括通过遥控操作的办法，实现对人的胃肠这种手术，大家在电视里边看到，一个机械手，大概有手指这样粗细的一个机械手，通过插入腹脏以后，人在屏幕上操作这个机器手，同时对它用激光的方法对病灶进行激光的治疗，这样的话，人就不用很大幅度地破坏人的身体，这实际对人的一种解放，是非常好一种机器人，医疗机器人它也很复杂，一方面它完全自动去完成各种工作，是有困难的，一般来说都是人来参与，这是美国开发的一个林白手术这样一个例子，人通过在屏幕上，通过一个遥控操作手来控制另一个机械手，实现通过对人的腹腔进行手术，前几年我们国家展览会上，美国已经成功的实现了对人的心脏瓣膜的手术和搭桥手术，这已经在机器人领域中，引起了很大的轰动，还包括，AESOP的这种外科手术机器人，它实际上通过一些仪器能够对人的一些病变进行检查，通过一个机械手就能够实现对人的某些部位进行手术，还包括遥操作机械手，以及多个医生可以在机器人共同参与下进行手术，包括机器人给大夫医生拿钳子、镊子或刀子来代替护士的工作，同时把照明能够自动的给医生的动作联系起来，医生的手到哪儿，照明就去哪儿，这样非常好的，一个医生的助手。机器人是人类的得力助手，能友好相处的可靠朋友，将来我们会看到人和机器人会存在一个空间里边，成为一个互相的助手和朋友。机器人会不会产生饭碗的问题。我们相信不会出现“机器人上岗，工人下岗”的局面，因为人们随着社会的发展，实际上把人们从繁重的体力和危险的环境中解放出来，使人们有更好的岗位去工作，去创造更好的精神财富和文化财富。河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）开题报告题目名称搜救机器人机械结构的设计学生姓名张凯专业班级07机设2班学号0720150082一、选题的目的和意义：科学技术是第一生产力，各国之间综合国力的竞争，很大程度上取决于高新技术之间的竞争，作为机电一体化的最高成就，机器人技术普遍受到了各国政府的重视，他们都将机器人作为一个战略高新技术给予支持。中国工程院院士宋健曾指出:“机器人学的进步和应用是 20 世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化。”智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器人，是机构学、自动控制、计算机、人工智能、光电技术、传感技术、通讯技术、仿真技术等多种学科和技术的综合成果。智能机器人作为新一代生产和服务工具，在制造领域和非制造领域占有广泛、重要的位置，对人类开辟新的产业，提高生产与生活水平具有十分现实的意义。移动机器人是智能机器人中智能最高的机器人，它可以在动态坏境中无须人工干预便自主完成从起点到终点的行驶任务。近十年来，移动机器人的研究十分活跃，其得到快速开发的原因主要有两个方面:其一，移动机器人有广泛的应用范围，包括制造系统、服务行业、国防、航天及其它社会应用方面。其最成功的应用是作为自动化生产系统中的物料搬运装置，用以完成机床之间、机床与自动仓库之间的工件传送，以及机床与工具库间的工具传送。由于移动机器人运动灵活，因而大大增加了生产系统的柔性和自动化程度。星际探索和海洋开发也是促使移动机器人发展的重要因素。早在六十年代，美国 MIT 就开始研究火星探索用移动机器人，以便在火星上软着陆后进行移动收集数据。海洋开发方面，移动机器人的作用是资源调查、石油矿藏开采、沉船打捞等。现在，移动机器人的研究开发除上述应用外，还涉及许多其它应用领域。如在采矿业中进行隧道的掘进和矿藏的开采，在医疗中对病人进行护理，在农业中实施化肥和农药的喷洒，在军事上用于探测侦察、爆炸物处理，特别是在一些具有危险性的操作中，例如，核电厂的废料搬运、有毒的化工场地作业。最近几年，移动机器人技术也应用到了智能交通系统中。其二，与任何一门现代技术分支一样，移动机器人研究的兴起一方面是社会生产发展的需要，另一方面也是相关技术领域交叉发展的结果。其中一个最直接的因素是计算机技术的发展。计算机信息处理、存储能力的大幅提高，为移动机器人运行更复杂的实时控制算法创造了条件。另外计算机科学出现了一系列诸如人工智能、专家系统等新兴技术分支学科，这些学科为移动机器人未知或动态环境的实时导航开辟了道路。移动机器人技术已成为众多高新技术的产物，同时也为其它技术的发展提供了丰富的研究素材和应用场所。从阿波罗登月计划中的月球车到美国 NASA 行星漫游计划中的六轮采样车，从西方各国正在加紧研制的战场巡逻机器人、侦察车到新近研制的管道清洗检测机器人和智能服务机器人，都有力地显示出移动机器人正在成为智能机器人发展的方向。不同于传统的机器人手臂，移动机器人具有其特殊的机构模型和应用性，是一个集多种功能于一体的综合系统。移动机器人的研究提出了许多新颖的、挑战性的理论与工程技术课题，引起了越来越多的专家学者和工程技术人员的兴趣。智能移动机器人的发展极大的扩展了人类对周围环境空间的认识范围，也为机器人技术与人工智能的发展提供了一个极好的研究平台。智能移动机器人正在走进我们的日常工作和生活。二、国内外研究综述：美国是机器人的诞生地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人，比起号称机器人王国的日本起步至少要早五六年。经过30多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。综观它的发展史，道路是曲折的，不平坦的。由于美国政府从60年代到70年代中的十几年期间，并没有把工业机器人列入重点发展项目，只是在几所大学和少数公司开展了一些研究工作。对于企业来说，在只看到眼前利益，政府又无财政支持的情况下，宁愿错过良机，固守在使用刚性自动化装置上，也不愿冒着风险，去应用或制造机器人。加上，当时美国失业率高达665，政府担心发展机器人会造成更多人失业，因此不予投资，也不组织研制机器人，这不能不说是美国政府的战略决策错误。70年代后期，美国政府和企业界虽有所重视，但在技术路线上仍把重点放在研究机器人软件及军事、宇宙、海洋、核工程等特殊领域的高级机器人的开发上，致使日本的工业机器人后来居上，并在工业生产的应用上及机器人制造业上很快超过了美国，产品在国际市场上形成了较强的竞争力。进入80年代之后，美国才感到形势紧迫，政府和企业界才对机器人真正重视起来，政策上也有所体现，一方面鼓励工业界发展和应用机器人，另一方面制订计划、提高投资，增加机器人的研究经费，把机器人看成美国再次工业化的特征，使美国的机器人迅速发展。80年代中后期，随着各大厂家应用机器人的技术日臻成熟，第一代机器人的技术性能越来越满足不了实际需要，美国开始生产带有视觉、力觉的第二代机器人，并很快占领了美国60的机器人市场。尽管美国在机器人发展史上走过一条重视理论研究，忽视应用开发研究的曲折道路，但是美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位。其技术全面、先进，适应性也很强。具体表现在：性能可靠，功能全面，精确度高；机器人语言研究发展较快，语言类型多、应用广，水平高居世界之首；智能技术发展快，其视觉、触觉等人工智能技术已在航天、汽车工业中广泛应用；高智能、高难度的军用机器人、太空机器人等发展迅速，主要用于扫雷、布雷、侦察、站岗及太空探测方面。英国早在1966年，美国Unimation公司的尤尼曼特机器人和AMF公司的沃莎特兰机器人就已经率先进入英国市场。1967年英国的两家大机械公司还特地为美国这两家机器人公司在英国推销机器人。接着，英国 Hall Automation公司研制出自己的机器人RAMP。70年代初期，由于英国政府科学研究委员会颁布了否定人工智能和机器人的Lighthall报告，对工业机器人实行了限制发展的严厉措施，因而机器人工业一蹶不振，在西欧差不多居于末位。但是，国际上机器人蓬勃发展的形势很快使英政府意识到：机器人技术的落后，导致其商品在国际市场上的竞争力大为下降。于是，从70年代末开始，英国政府转而采取支持态度，推行并实施了一系列支持机器人发展的政策和措施，如广泛宣传使用机器人的重要性、在财政上给购买机器人企业以补贴、积极促进机器人研究单位与企业联合等，使英国机器人开始了在生产领域广泛应用及大力研制的兴盛时期日本在60年代末正处于经济高度发展时期，年增长率达11。第二次世界大战后，日本的劳动力本来就紧张，而高速度的经济发展更加剧了劳动力严重不足的困难。为此，日本在1967年由川崎重工业公司从美国Unimation公司引进机器人及其技术，建立起生产车间，并于1968年试制出第一台川崎的“尤尼曼特”机器人。正是由于日本当时劳动力显著不足，机器人在企业里受到了“救世主”般的欢迎。日本政府一方面在经济上采取了积极的扶植政策，鼓励发展和推广应用机器人，从而更进一步激发了企业家从事机器人产业的积极性。尤其是政府对中、小企业的一系列经济优惠政策，如由政府银行提供优惠的低息资金，鼓励集资成立“机器人长期租赁公司”，公司出资购入机器人后长期租给用户，使用者每月只需付较低廉的租金，大大减轻了企业购入机器人所需的资金负担；政府把由计算机控制的示教再现型机器人作为特别折扣优待产品，企业除享受新设备通常的40%折扣优待外，还可再享受 13的价格补贴。另一方面，国家出资对小企业进行应用机器人的专门知识和技术指导等等。这一系列扶植政策，使日本机器人产业迅速发展起来，经过短短的十几年，到80年代中期，已一跃而为“机器人王国”，其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的说法：“日本机器人的发展经过了60年代的摇篮期，70年代的实用期，到80年代进人普及提高期。”并正式把1980年定为“产业机器人的普及元年”，开始在各个领域内广泛推广使用机器人。日本政府和企业充分信任机器人，大胆使用机器人。机器人也没有辜负人们的期望，它在解决劳动力不足、提高生产率、改进产品质量和降低生产成本方面，发挥着越来越显著的作用，成为日本保持经济增长速度和产品竞争能力的一支不可缺少的队伍。日本在汽车、电子行业大量使用机器人生产，使日本汽车及电子产品产量猛增，质量日益提高，而制造成本则大为降低。从而使日本生产的汽车能够以价廉的绝对优势进军号称“汽车王国”的美国市场，并且向机器人诞生国出口日本产的实用型机器人。此时，日本价廉物美的家用电器产品也充斥了美国市场这使“山姆大叔”后悔不已。日本由于制造、使用机器人，增大了国力，获得了巨大的好处。法国不仅在机器人拥有量上居于世界前列，而且在机器人应用水平和应用范围上处于世界先进水平。这主要归功于法国政府一开始就比较重视机器人技术，特别是把重点放在开展机器人的应用研究上。法国机器人的发展比较顺利，主要原因是通过政府大力支持的研究计划，建立起一个完整的科学技术体系。即由政府组织一些机器人基础技术方面的研究项目，而由工业界支持开展应用和开发方面的工作，两者相辅相成，使机器人在法国企业界很快发展和普及。德国德国工业机器人的总数占世界第三位，仅次于日本和美国。这里所说的德国，主要指的是原联邦德国。它比英国和瑞典引进机器人大约晚了五六年。其所以如此，是因为德国的机器人工业一起步，就遇到了国内经济不景气。但是德国的社会环境却是有利于机器人工业发展的。因为战争，导致劳动力短缺，以及国民技术水平高，都是实现使用机器人的有利条件。到了70年代中后期，政府采用行政手段为机器人的推广开辟道路；在改善劳动条件计划中规定，对于一些有危险、有毒、有害的工作岗位，必须以机器人来代替普通人的劳动。这个计划为机器人的应用开拓了广泛的市场，并推动了工业机器人技术的发展。日尔曼民族是一个重实际的民族，他们始终坚持技术应用和社会需求相结合的原则。除了像大多数国家一样，将机器人主要应用在汽车工业之外，突出的一点是德国在纺织工业中用现代化生产技术改造原有企业，报废了旧机器，购买了现代化自动设备、电子计算机和机器人，使纺织工业成本下降、质量提高，产品的花色品种更加适销对路。到1984年终于使这一被喻为快完蛋的行业重新振兴起来。与此同时，德国看到了机器人等先进自动化技术对工业生产的作用，提出了1985年以后要向高级的、带感觉的智能型机器人转移的目标。经过近十年的努力，其智能机器人的研究和应用方面在世界上处于公认的领先地位。有人认为，应用机器人只是为了节省劳动力，而我国劳动力资源丰富，发展机器人不一定符合我国国情。这是一种

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