无缆自治水下机器人

3.5无缆自治水下机器人3.5.1无缆自治水下机器人用途(1)AUV的分类(2)AUV的特点3.5.2典型无缆自治水下机器人介绍3.6水下机器人技术发展趋势第四章服务机器人4.1服务机器人概述定义服务机器人有别于工业机器人的特征主要体现在任务要求、操作环境和机械结构等方面4.2服务机器人的关键技术①环境的表示②环境感知传感器和信号处理方法

③控制系统与结构④复杂任务和服务的实时规划⑤适应于作业环境的机械本体结构⑥人-机器人接口4.3典型的服务机器人4.3.1医疗机器人(1)脑神经外科手术辅助机器人(2)辅助内镜外科手术机器人4.3.2个人服务机器人

个人服务机器人通常是指在医院、家庭、疗养院及康复中心等对残疾人、老人提供各种协助的机器人，以及代替人进行家务劳动的机器人。(1)伤残人助理机器人

英国MikeTopping公司从1987年开始研制一种称为Handy1的机器人，它能为患有脑瘫、运动神经元疾病、中风、肌营养不良等疾病的残疾人和意外事故的受伤者提供多种服务，如帮助他们就餐、洗脸、刮脸、刷牙和化妆。

伤残人助理机器人控制器应当具有多种交互能力，如话音识别、语音合成、传感器的输入、手柄控制等。伤残人助理机器人的简便性及多功能性会对残疾人和护理人员具有很大的吸引力，因为它为有特殊需求的人们提供了较大的自主性，使他们增加了融入到正常环境中的机会。

(2)智能轮椅

为残疾人或行动不便者提供有行走能力的机器人轮椅是个人服务机器人的一个重要应用。机器人轮椅与普通的机械式轮椅不同，它可以具有视觉导航、口令导航等功能，并能与人进行语音交互。

机器人轮椅技术的关键是安全导航问题，采用的基本方法是用超声波、红外线和视觉测距，也有采用口令控制。

超声波和红外线导航的主要不足是可控测量范围有限，视觉导航可以克服这方面的不足。

机器人轮椅还具有与轮椅使用者交互的功能，这种交互最直接的方式是通过语音对话来实现。为实现这些功能，机器人轮椅的控制系统应包括口令识别与语音合成、机器人自定位、动态随机避障、多传感器信息融合、实时自适应导航控制等功能。(3)机器人除草机

瑞典HusqvarnaAB公司开发的TheSolarMower自主式草坪除草机是一种替代人从事除草劳动的家务服务机器人。

它所要解决的关键问题是怎样将一个1h/1000W的除草过程转变为一个50h/20W的过程。

EnergySensorCableTheCuttingSystemAlarmandCodeInformationandSettingMaintenanceSafetyNavigationTechnicalSpecification

4·3·3工程机器人

工程机器人通常是指在室外或野外代替人从事施工、建筑等作业的机器人。

这类机器人是在传统的工程机械基础上发展而来的，有时也称为机器人化机器。也许从外观上看不出机器人化工程机械与传统工程机械的区别，但它是在传统工程机械基础上结合了机器人技术的一种智能机器，工作效率更高，作业质量更好，改善操作性能，降低操作者劳动强度和操作技术等级等。(1)喷浆机器人喷浆就是喷射混凝土。喷浆支护是现代建设施工中广泛采用的支护方法，在铁路、公路隧道、矿山巷道、水利和水电的涵洞、地铁以及各种地下建筑施工中，喷浆支护方法被普遍采用。(2)压路机器人在公路、铁路、机场、码头等交通运输和水利工程的建设中，压路机是一种必不可少的工程机械。目前使用的普通压路机在施工效率和压实方面都难以满足高等级工程的需求。振动压路机采用大激振力辅助压实方式，作用深度大，生产效率高，但由于这种压路机振动工作方式使驾驶员长期处于强振动、高噪音的工作环境中，不仅劳动强度大，而且损伤身心健康。(3)隧道凿岩机器人隧道开挖是现代交通、水电、矿山、军事工程等大规模基础设施建设中的一项难度大、耗资耗时多、劳动条件差但又十分关键、十分重要的施工作业。隧道开挖一般采用掘进法和钻爆法。前者是采用庞大复杂的掘进机，用类似机械切削的方法一次将整个隧道断面成型。这种施工方法特点是掘迸速度快、安全，但该方法使用的全断面掘迸机价格非常昂贵。钻爆法的施工则比较灵活，断面适应性好，设备费用相对低廉。(4)林木球果采集机器人

林木球果采集机器人由机械手、行走机构、液压驱动系统和计算机控制系统组成。其中机械手由回转盘、立柱、大臂、小臂和采集爪组成，整个机械手共有5个自由度。采集爪是一个具有两片类似梳子形状的可张开和闭拢的夹子。试验表明，这种球果采集机器人每台可采松果500kg，是人工上树采摘的30一50倍。而且它对母树的破坏较小，采净率高，对森林的生态保护和林业的可持续发展都具有重要意义。4·3·4极限作业机器人极限作业机器人是指代替人到人不能去或不适宜去的环境中进行作业的机器人，这些环境通常包括高温、高压、有毒、放射性、深水、高空等。人在这些环境中作业所能容忍的条件是有一定限度的，超过这些限度，就会危及人的生命。

(1)消防机器人遥控消防机器人喷射灭火机器人消防侦察机器人攀登营救机器人救护机器人

(2)核处理机器人该机器人有五个自由度，高度为5m，直径2.2m，重15t。它采用了基于传感器反馈的可编程控制系统，可切割长1.1m、宽0.4m、高1m的混凝土快。(3)水下机器人第5章微机器人

5.1

概述

1981年由于现代物理和微系统技术发展，IBM公司苏黎世实验室发明了扫描隧道显微镜(STM)。从此，人类可以亲眼直接看到立体的原子。

1987年加州大学伯克利分校制造出直径100μm的微马达。之后又研制成微齿轮、曲柄和弹簧等。

1993年美国研究出用于眼球网膜显微手术的微操作机器人

1995年日本通产省机械技术研究所研究出应用于生物工程细胞操作的双手微操作机器人。

相继，中国、加拿大、瑞典、芬兰、德国、法国都研制出各式各样的微操作机器人，同时世界各国也研制出形形色色、斑谰摧瑰的微型机器人。

5.2微机器人概念和分类5.2.1概念何谓微机器人，众说纷纭，当前有几种说法。

O微小化机构和微小化电子器件集成的智能机器，称微机器人。

O可编程的微型机械或微动机械，称为微机器人。

O外形、移动或操作在微米尺度下的机器人，称为微机器人。5.2.2分类微机器人的分类，当前也是莫衷一是。（1）按尺寸分类

O外形1—10mm称为小型机器人。

O外形1—1000μm称为微机器人。

O外形1—100nm称为纳米机器人。(3)按机能分类

O微型机器人，外形很小，移动精度不要求很高。

O微操作机器人，外形未必很小，但其操作尺度极小，精度很高。

5.3微型机器人

5.3.1微型机器人驱动方法和原理为实现微型机器人(microrobot)的微型和微动，国际学术界提出很多新思想、新方法，有“尺蠖法"、"冲击法"、"蠕动法"、"振动法"、"蛇行法"和"碰撞法"。(1)尺蠖法(2)按形式分类

(2)冲击法(3)蠕动法

(4)振动法(5)碰撞法5.3.2微型机器人

(1)管道检查微型机器人(20mm管道内)(2)腔道检查微型机器人

(3)微型步行机器人1992年日本东京工业大学研制出用SMA驱动的8足微型步行机