基于慧魚(yú)組件的通訊排障機(jī)器人設(shè)計(jì)—控制部分設(shè)計(jì)【輪式機(jī)器人總體設(shè)計(jì)】

基于慧魚(yú)組件的通訊排障機(jī)器人設(shè)計(jì)—控制部分設(shè)計(jì)【輪式機(jī)器人總體設(shè)計(jì)】,輪式機(jī)器人總體設(shè)計(jì),基于慧魚(yú)組件的通訊排障機(jī)器人設(shè)計(jì)—控制部分設(shè)計(jì)【輪式機(jī)器人總體設(shè)計(jì)】,基于,組件,通訊,通信,機(jī)器人,設(shè)計(jì),控制,節(jié)制,部分,部份,輪式,總體,整體 中文摘要 機(jī)器人是人類活動(dòng)的一種擬人智能替代者，是對(duì)人類各種功能模擬和增強(qiáng)。移動(dòng)機(jī)器人是機(jī)器人學(xué)的一個(gè)重要分支，是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)智能決策與規(guī)劃、行為智能控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)。 本文根據(jù)《第四屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽主題與內(nèi)容的通知》精神，主題為“珍愛(ài)生命，奉獻(xiàn)社會(huì)”，內(nèi)容為“在突發(fā)災(zāi)難中，用于救援、破障、逃生、避難的機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制作”。研究并設(shè)計(jì)了在火災(zāi)、水災(zāi)、地震、礦難等災(zāi)害發(fā)生時(shí)，為搶救人民生命和財(cái)產(chǎn)，所使用的機(jī)械。并對(duì)該機(jī)械軟件部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 關(guān)鍵詞 機(jī)械設(shè)計(jì)大賽 軟件設(shè)計(jì) 排障通訊 尋跡機(jī)器人 外文摘要 Title Robot Communication Three Dimensional Design Troubleshooting Ⅰ Abstract Robot is a human activity intended to substitute for human intelligence is the simulation of human features and enhancements. Mobile robot is an important branch of robotics, is a set of environmental awareness, dynamic intelligent decision-making and planning, conduct and implementation of intelligent control many functions in one integrated system. This according to the "Fourth National College creative design contest theme and content of the notice" the spirit of, The theme "Live Life, contributing to society",Content "in the sudden disaster, for the rescue, breaking barriers, escape, refuge of mechanical product design and production". Research and design in the fire, flood, earthquake, mining accidents and other disasters, in order to save people's lives and property, the use of machinery. And software parts of the mechanical details. Keywords Machine Design Competition Software Design Troubleshooting communications Tracing Robot 開(kāi)題報(bào)告填寫要求 1．開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專業(yè)審查后生效； 2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)； 3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書(shū)寫（或打?。┰诒鹃_(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書(shū)最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊(cè)）； 4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。  開(kāi) 題 報(bào) 告 1．結(jié)合課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫 2000字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 摘要 本課題對(duì)通訊排障機(jī)器人結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并以德國(guó)慧魚(yú)公司生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品模型為對(duì)象進(jìn)行裝配，同時(shí)進(jìn)行編程運(yùn)行，檢驗(yàn)其功能、性能等效果，初步掌握開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品的相關(guān)過(guò)程，進(jìn)一步綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和各項(xiàng)技能進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，從而完成綜合性的設(shè)計(jì)訓(xùn)練過(guò)程。 關(guān)鍵詞 通訊 排障 機(jī)器人 1 項(xiàng)目的研究意義 在世界各地，由于自然災(zāi)害、恐怖活動(dòng)和各種突發(fā)事故等原因，災(zāi)難經(jīng)常發(fā)生。在災(zāi)難救援中，救援人員只有非常短的時(shí)間（約48小時(shí)）用于在倒塌的廢墟中尋找幸存者，否則發(fā)現(xiàn)幸存者的幾率幾乎為零。在這種緊急而危險(xiǎn)的環(huán)境下，救災(zāi)機(jī)器人可以為救援人員提供幫助?？墒?，如果當(dāng)這些用來(lái)救援的機(jī)器人被發(fā)生的災(zāi)難給破壞掉，或者救援機(jī)器人無(wú)法及時(shí)達(dá)到受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，又或者在黑暗地夜里，沒(méi)有燈光，沒(méi)有通訊信號(hào)的災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)，會(huì)給機(jī)器人救援帶來(lái)麻煩，不能在第一時(shí)間內(nèi)救出遇難者。 救災(zāi)機(jī)器人可以利用自身的優(yōu)點(diǎn)，能迅速找到遇險(xiǎn)者的位置，降低事故危害性，提高救災(zāi)效率具有重大意義，但光有這些還不夠，災(zāi)難往往發(fā)生在黑夜里，沒(méi)有燈光，四處漆黑一片，伸手不見(jiàn)五指，只聽(tīng)見(jiàn)到處都是遇難者發(fā)出的哭叫聲，營(yíng)救人員無(wú)法正確做出判斷，無(wú)法到達(dá)指定的地點(diǎn)營(yíng)救被困人員；再者，發(fā)生的地點(diǎn)許多通訊設(shè)施受到破壞甚至倒塌，以至于沒(méi)有通訊信號(hào)，使得受災(zāi)情況無(wú)法及時(shí)反饋，給指揮帶來(lái)很大困難。因此，將具有通訊排障于一身的機(jī)器人用于災(zāi)難環(huán)境下輔助“搜索和營(yíng)救”（SAR）幸存者，是機(jī)器人學(xué)中的一個(gè)新興而富有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域[1]。 2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 2．1 國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀 在國(guó)內(nèi)，機(jī)器人的研究剛剛起步，但進(jìn)展很快。中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所在2002年研制了一種蛇形機(jī)器人，由16個(gè)單自由度關(guān)節(jié)模塊和蛇頭、蛇尾組成，在監(jiān)控系統(tǒng)的無(wú)線控制下可實(shí)現(xiàn)蜿蜒前進(jìn)、后退、側(cè)移、翻滾等多種動(dòng)作，并能通過(guò)安裝在蛇頭上的微型攝像頭將現(xiàn)場(chǎng)圖像傳回監(jiān)控系統(tǒng)[11-13]。國(guó)防科技大學(xué)在2001年也研制了一種蛇形機(jī)器人。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)在“211工程”的支持下，已開(kāi)始研制煤礦救災(zāi)機(jī)器人[2]。 2．2 國(guó)外的研究現(xiàn)狀 在國(guó)外，機(jī)器人發(fā)展迅速，技術(shù)日益成熟，并進(jìn)入實(shí)用化階段，日本、美國(guó)、英國(guó)等已開(kāi)始裝備使用。在災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)中，機(jī)器人應(yīng)能迅速找到幸存者的位置。日本大阪大學(xué)研制出蛇形機(jī)器人，能在高低不平的模擬廢墟上前進(jìn)，其頂端帶有一部小型監(jiān)視器，身體部位安裝傳感器，可以在地震后的廢墟里尋找幸存者[8-9]。美國(guó)iRobot公司研制了PackBot系列機(jī)器人，能適應(yīng)崎嶇不平的地形環(huán)境和爬樓梯，主要執(zhí)行偵察任務(wù)、尋找幸存者、勘探化學(xué)品泄漏等任務(wù)[3]。 InuKtun公司研制了機(jī)器人MicroVGTV ，機(jī)身可變位，采用電纜控制，含有直視的彩色攝像頭，并帶有微型話筒和揚(yáng)聲器，可用于與壓在廢墟中的幸存者通話，適用于在小的孔洞和空間中執(zhí)行任務(wù)[4-7]。 3 設(shè)計(jì)方案 3．1 設(shè)計(jì)目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容 設(shè)計(jì)目標(biāo)：本移動(dòng)平臺(tái)主要用于地震火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的輔助援救工作，機(jī)械結(jié)構(gòu)，各個(gè)傳感器以及動(dòng)力部分是該平臺(tái)的基礎(chǔ)和重要組成部分。 研究?jī)?nèi)容：在設(shè)計(jì)該機(jī)器人時(shí)，應(yīng)從系統(tǒng)總體要求出發(fā)，考慮到機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)性，協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)聯(lián)，開(kāi)展頂層設(shè)計(jì)，研究綜合集成關(guān)鍵技術(shù)。 3．2 設(shè)計(jì)方案 移動(dòng)機(jī)構(gòu)作為通訊排障機(jī)器人的移動(dòng)載體，必須具備以下特點(diǎn)：一定的移動(dòng)速度和低能耗；良好的姿態(tài)穩(wěn)定性和高運(yùn)動(dòng)精度；能夠適應(yīng)各種各樣的地理環(huán)境，有一定的爬坡和排障能力?，F(xiàn)有的機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有：無(wú)肢運(yùn)動(dòng)（以蛇形機(jī)器人為主）、輪式、腿式、輪腿式和履帶式等。輪式機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、輪式滾動(dòng)摩擦阻力小和機(jī)械效率高等特點(diǎn)，但越過(guò)壕溝、臺(tái)階的能力差;腿式機(jī)器人具有適應(yīng)地形能力強(qiáng)的特點(diǎn)，能越過(guò)大的壕溝和臺(tái)階，其缺點(diǎn)是速度慢;輪腿式機(jī)器人融合腿式機(jī)構(gòu)的地形適應(yīng)能力和輪式機(jī)構(gòu)的高速高效性能，其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜;履帶式機(jī)器人地形適應(yīng)能力強(qiáng)，動(dòng)載荷小，設(shè)計(jì)緊湊，其缺點(diǎn)是重量大，能耗大。根據(jù)本題目的設(shè)計(jì)要求及技術(shù)特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)擬選擇輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)[14-15]。在排障功能上，我們考慮到實(shí)際情況，我們單獨(dú)運(yùn)用一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)來(lái)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)排障功能。在升降臺(tái)部分，我們分別布置了獨(dú)立的動(dòng)力以保證順利完成任務(wù)。 3．3 題目的可行性分析 輪式機(jī)器人地形適應(yīng)能力強(qiáng)，動(dòng)載荷小，設(shè)計(jì)緊湊，其缺點(diǎn)是重量輕，能耗小。本次設(shè)計(jì)擬選擇輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)[19-20]。輪式機(jī)器人的一個(gè)特殊的特征是非完整系統(tǒng)，非完整的含義是，定義系統(tǒng)姿態(tài)的廣義坐標(biāo)的最小數(shù)M，大于其獨(dú)立的廣義速度數(shù)N，也就是M＞N。相對(duì)于其他移動(dòng)機(jī)構(gòu)[16-18]，其越野機(jī)動(dòng)性能好，爬坡、越障、跨溝能力強(qiáng)，輪式的牽引性能好，有利于發(fā)揮較大的牽引力。相對(duì)于步行式行走機(jī)構(gòu)：技術(shù)成熟；控制簡(jiǎn)單。 前爪張開(kāi)式的設(shè)計(jì)，能夠有效的清除道路上的障礙，我們采用齒輪傳動(dòng)，再靠鏈條帶動(dòng)蝸桿，蝸桿傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，無(wú)噪聲，沖擊振動(dòng)小以及能得到很大的單級(jí)傳動(dòng)比[10]。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 安杰利斯，宋偉剛. 機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)原理[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. [2] 陳懇，楊向東，劉莉. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用[M]．北京: 清華大學(xué)出版社，2006． [3] 秦志強(qiáng)，陳偉，王文斌. 基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2007． [4] 馬丁，劉榮，等. 機(jī)器人探索[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社，2004． [5] 劉極峰. 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京: 高等教育出版社，2008． [6] 周志華，王玨. 機(jī)器人學(xué)習(xí)及其應(yīng)用2009[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2009. [7] 王灝, 毛宗源. 機(jī)器人的智能控制方法[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002. [8] McComb，Predko，任宗偉，龐明，王曉宇. 機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M]．北京：科學(xué)出版社，2008． [9] 霍偉. 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)與控制[M]．北京：高等教育出版社，2005． [10] 高國(guó)富，謝少榮，羅均. 機(jī)器人傳感器及其應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005. [11] 龔振邦. 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，1995. [12] （法）科依費(fèi)特, F，奇羅茲,M．著機(jī)器人技術(shù)導(dǎo)論[M]. 北京：國(guó)防科技大學(xué)出版社，1991. [13] 吳芳美. 機(jī)器人控制基礎(chǔ)[M]．中國(guó)鐵道出版社，1992. [14] 熊有倫. 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：華中理工大學(xué)出版社，1996. [15] 杜德煒. 機(jī)器人基本原理[M]．北京：三民書(shū)局股份有限公司，1983. [16] 徐德珠. 機(jī)械工程材料[M].北京：高等教育出版社，1992. [17] 鄭明新. 工程材料[M]．北京：清華大學(xué)出版社，1991． [18] 戴枝榮. 工程材料[M]．北京：高等教育出版社，1992． [19] 張繼世，劉江. 金屬表面工藝[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995． [20] 夏立芳．金屬熱處理工藝學(xué)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1986． 開(kāi) 題 報(bào) 告 ２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）： 本課題名叫基于慧魚(yú)組件的通訊排障機(jī)器人設(shè)計(jì)—控制部分設(shè)計(jì)，考慮到機(jī)器人在援救中對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)聯(lián)性，以及機(jī)器人自身的強(qiáng)度，能夠在營(yíng)救過(guò)程中順利將幸存者救出，我們主要采用加強(qiáng)機(jī)械結(jié)構(gòu)以及利用所用材料的特性，使機(jī)器人更具實(shí)用性，安全性，耐用性，以及穩(wěn)定性。 開(kāi) 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)： 2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 第 Ⅰ 頁(yè) 共 Ⅰ 頁(yè) 目 錄 1 引言………………………………………………………………………………… 1 1.1 機(jī)器人設(shè)計(jì)背景………………………………………………………………… 3 2 機(jī)器人輪式機(jī)器人總體設(shè)計(jì)……………………………………………………… 3 2.1 驅(qū)動(dòng)單元………………………………………………………………………… 4 2.2 傳感器模塊……………………………………………………………………… 4 2.3 通信和人機(jī)交互模塊…………………………………………………………… 5 2.4 機(jī)器人前爪簡(jiǎn)述………………………………………………………………… 5 2.5 機(jī)器人升降臺(tái)簡(jiǎn)述……………………………………………………………… 6 3 控制程序設(shè)計(jì)思路和程序過(guò)程圖………………………………………………… 7 3.1 設(shè)計(jì)思路……………………………………………………………………… 7 3.2 設(shè)計(jì)過(guò)程……………………………………………………………………… 7 3.3 信息的傳遞方式 ………………………………………………………………… 7 3.4 慧魚(yú)軟件簡(jiǎn)介 …………………………………………………………………… 8 4 機(jī)器人軟件系統(tǒng) ………………………………………………………………… 11 4.1 光電檢測(cè)尋線系統(tǒng)……………………………………………………………… 12 4.2 前爪排障系統(tǒng)………………………………………………………………… 17 4.3 升降系統(tǒng)………………………………………………………………………… 20 5 總體調(diào)試………………………………………………………………………… 22 5.1 軟件的安裝……………………………………………………………………… 22 5.2 連接…………………………………………………………………………… 23 5.3 調(diào)試……………………………………………………………………………… 23 結(jié)束語(yǔ) ……………………………………………………………………………… 24 致謝 ………………………………………………………………………………… 25 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………26 第 27 頁(yè) 共 27 頁(yè) 1 引言 機(jī)器人是21世紀(jì)技術(shù)前沿課題，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人在社會(huì)各領(lǐng)域的作用越來(lái)越大。對(duì)機(jī)器人的研究已成為熱門課題。尋跡機(jī)器人是一種被廣泛研究的機(jī)器人，而且國(guó)內(nèi)外都有許多重要的比賽。它是在給定的區(qū)域內(nèi)延著軌跡完成對(duì)各個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的訪同。其主要指標(biāo)是速度和順利完成任務(wù)的能力。尋跡機(jī)器人涉及到傳感器技術(shù)，單片機(jī)控制、信號(hào)處理、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、人工智能、驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)等諸多領(lǐng)域。本文描述的通訊排障機(jī)器人利用紅外傳感器感知外界信號(hào)、光電編碼器和編程控制來(lái)尋線行走。 從機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展水平來(lái)看，機(jī)器人主要經(jīng)歷了簡(jiǎn)單的可編程機(jī)器人，低級(jí)智能機(jī)器人和高級(jí)智能機(jī)器人三代。 機(jī)器人有幾個(gè)方面是我們有必要去發(fā)展的理由:一個(gè)是機(jī)器人干人不愿意干的事，比如說(shuō)從事，有毒的、有害的、高溫的或危險(xiǎn)的，把人從這樣的危險(xiǎn)的環(huán)境中解放出來(lái)，同時(shí)機(jī)器人可以干不好干的活，比方說(shuō)在汽車生產(chǎn)線上我們看到工人天天拿著一百多公斤的焊鉗，一天焊幾千個(gè)點(diǎn)，就重復(fù)性的勞動(dòng)，一方面他很累，但是產(chǎn)品的質(zhì)量仍然很低；另一方面機(jī)器人干人干不了的活，這也是非常重要的機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)理由，比方說(shuō)人們對(duì)太空的認(rèn)識(shí)，人上不去的時(shí)候，叫機(jī)器人上天，上月球，以及到海洋，進(jìn)入到人體的小機(jī)器人，以及在微觀環(huán)境下，對(duì)原子分子進(jìn)行搬遷的機(jī)器人，都是人們不可達(dá)的工作。 機(jī)器人有三個(gè)發(fā)展階段，一種是第一代機(jī)器人，那么也叫示教再現(xiàn)型機(jī)器人，它是通過(guò)一個(gè)計(jì)算機(jī)，來(lái)控制一個(gè)多自由度的一個(gè)機(jī)械，通過(guò)示教存儲(chǔ)程序和信息，工作時(shí)把信息讀取出來(lái)，然后發(fā)出指令，這樣的話機(jī)器人可以重復(fù)的根據(jù)人當(dāng)時(shí)示教的結(jié)果，再現(xiàn)出這種動(dòng)作，比方說(shuō)汽車的點(diǎn)焊機(jī)器人，它只要把這個(gè)點(diǎn)焊的過(guò)程示教完以后，它總是重復(fù)這樣一種工作，它對(duì)于外界的環(huán)境沒(méi)有感知，這個(gè)力操作力的大小，這個(gè)工件存在不存在，焊的好與壞，它并不知道，那么實(shí)際上這種從第一代機(jī)器人，也就存在它這種缺陷，因此，在20世紀(jì)70年代后期，人們開(kāi)始研究第二代機(jī)器人，叫帶感覺(jué)的機(jī)器人，這種帶感覺(jué)的機(jī)器人是類似人在某種功能的感覺(jué)，比如說(shuō)力覺(jué)、觸覺(jué)、滑覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和人進(jìn)行相類比，有了各種各樣的感覺(jué)，比方說(shuō)在機(jī)器人抓一個(gè)物體的時(shí)候，它實(shí)際上力的大小能感覺(jué)出來(lái)，它能夠通過(guò)視覺(jué)，能夠去感受和識(shí)別它的形狀、大小、顏色。? 　　那么第三代機(jī)器人，也是我們機(jī)器人學(xué)中一個(gè)理想的所追求的最高級(jí)的階段，叫智能機(jī)器人，那么只要告訴它做什么，不用告訴它怎么去做，它就能完成運(yùn)動(dòng)，感知思維和人機(jī)通訊的這種功能和機(jī)能，那么這個(gè)目前的發(fā)展還是相對(duì)的只是在局部有這種智能的概念和含義，但真正完整意義的這種智能機(jī)器人實(shí)際上并沒(méi)有存在，而只是隨著我們不斷的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能的概念越來(lái)越豐富，它內(nèi)涵越來(lái)越寬。 救災(zāi)機(jī)器人可以利用自身的優(yōu)點(diǎn)，能迅速找到遇險(xiǎn)者的位置，降低事故危害性，提高救災(zāi)效率具有重大意義，但光有這些還不夠，災(zāi)難往往發(fā)生在黑夜里，沒(méi)有燈光，四處漆黑一片，伸手不見(jiàn)五指，只聽(tīng)見(jiàn)到處都是遇難者發(fā)出的哭叫聲，營(yíng)救人員無(wú)法正確做出判斷，無(wú)法到達(dá)指定的地點(diǎn)營(yíng)救被困人員；再者，發(fā)生的地點(diǎn)許多通訊設(shè)施受到破壞甚至倒塌，以至于沒(méi)有通訊信號(hào)，使得受災(zāi)情況無(wú)法及時(shí)反饋，給指揮帶來(lái)很大困難。因此，將具有通訊排障于一身的機(jī)器人用于災(zāi)難環(huán)境下輔助“搜索和營(yíng)救”（SAR）幸存者，是機(jī)器人學(xué)中的一個(gè)新興而富有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。 在國(guó)內(nèi)，機(jī)器人的研究剛剛起步，但進(jìn)展很快。中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所在2002年研制了一種蛇形機(jī)器人，由16個(gè)單自由度關(guān)節(jié)模塊和蛇頭、蛇尾組成，在監(jiān)控系統(tǒng)的無(wú)線控制下可實(shí)現(xiàn)蜿蜒前進(jìn)、后退、側(cè)移、翻滾等多種動(dòng)作，并能通過(guò)安裝在蛇頭上的微型攝像頭將現(xiàn)場(chǎng)圖像傳回監(jiān)控系統(tǒng)。國(guó)防科技大學(xué)在2001年也研制了一種蛇形機(jī)器人。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)在“211工程”的支持下，已開(kāi)始研制煤礦救災(zāi)機(jī)器人。 在國(guó)外，機(jī)器人發(fā)展迅速，技術(shù)日益成熟，并進(jìn)入實(shí)用化階段，日本、美國(guó)、英國(guó)等已開(kāi)始裝備使用。在災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)中，機(jī)器人應(yīng)能迅速找到幸存者的位置。日本大阪大學(xué)研制出蛇形機(jī)器人，能在高低不平的模擬廢墟上前進(jìn)，其頂端帶有一部小型監(jiān)視器，身體部位安裝傳感器，可以在地震后的廢墟里尋找幸存者。美國(guó)iRobot公司研制了PackBot系列機(jī)器人，能適應(yīng)崎嶇不平的地形環(huán)境和爬樓梯，主要執(zhí)行偵察任務(wù)、尋找幸存者、勘探化學(xué)品泄漏等任務(wù)。 InuKtun公司研制了機(jī)器人MicroVGTV ，機(jī)身可變位，采用電纜控制，含有直視的彩色攝像頭，并帶有微型話筒和揚(yáng)聲器，可用于與壓在廢墟中的幸存者通話，適用于在小的孔洞和空間中執(zhí)行任務(wù)。 在自動(dòng)行走機(jī)器人的應(yīng)用中，希望機(jī)器人能夠自動(dòng)按照地面上的某種白色指示線到達(dá)某一標(biāo)志物上并使機(jī)器人停止完成相應(yīng)動(dòng)作。若采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)可以滿足以上要求。但由于地面的各種閃素，比如地面較光滑等，導(dǎo)致機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)打滑或丟步，機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)中一旦出現(xiàn)這些現(xiàn)象，就不能準(zhǔn)確檢測(cè)到標(biāo)志物。本文介紹了一種采用光電檢測(cè)尋線系統(tǒng)和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的機(jī)器人控制系統(tǒng)，可以使機(jī)器人非常準(zhǔn)確、自動(dòng)地到達(dá)理想的位置并完成相應(yīng)的動(dòng)作。 輪式機(jī)器人地形適應(yīng)能力強(qiáng)，動(dòng)載荷小，設(shè)計(jì)緊湊，其缺點(diǎn)是重量輕，能耗小。本次設(shè)計(jì)擬選擇輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)。輪式機(jī)器人的一個(gè)特殊的特征是非完整系統(tǒng)，非完整的含義是，定義系統(tǒng)姿態(tài)的廣義坐標(biāo)的最小數(shù)M，大于其獨(dú)立的廣義速度數(shù)N，也就是M＞N。相對(duì)于其他移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其越野機(jī)動(dòng)性能好，爬坡、越障、跨溝能力強(qiáng)，輪式的牽引性能好，有利于發(fā)揮較大的牽引力。相對(duì)于步行式行走機(jī)構(gòu)：技術(shù)成熟；控制簡(jiǎn)單。 1.1 機(jī)器人設(shè)計(jì)背景 根據(jù)《第四屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽主題與內(nèi)容的通知》精神，經(jīng)全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽組委會(huì)批準(zhǔn)，第四屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽慧魚(yú)組2010階段競(jìng)賽，將于2010年4月在北京舉行。第四屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽慧魚(yú)組競(jìng)賽的主題為“珍愛(ài)生命，奉獻(xiàn)社會(huì)”。內(nèi)容為“在突發(fā)災(zāi)難中，用于救援、破障、逃生、避難的機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制作”。其中“用于救援、破障的機(jī)械產(chǎn)品”指在火災(zāi)、水災(zāi)、地震、礦難等災(zāi)害發(fā)生時(shí)，為搶救人民生命和財(cái)產(chǎn)，所使用的機(jī)械；“用于逃生、避難的機(jī)械產(chǎn)品”，指立足防范于未然，在突發(fā)災(zāi)害發(fā)生時(shí)保護(hù)自我和他人的生命和財(cái)產(chǎn)安全的機(jī)械，也包括在災(zāi)難和緊急情況發(fā)生時(shí)，房屋建筑、車船等運(yùn)輸工具以及其他一些公共場(chǎng)合中可以緊急逃生、避難功能的門、窗、鎖的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的目的在于引導(dǎo)高等學(xué)校在教學(xué)中注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)意識(shí)、綜合設(shè)計(jì)能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)和工程實(shí)踐的訓(xùn)練，提高學(xué)生針對(duì)實(shí)際需求通過(guò)創(chuàng)新思維,進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)和工藝制作等實(shí)際工作能力；吸引、鼓勵(lì)廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動(dòng)，為優(yōu)秀人才脫穎而出創(chuàng)造條件。 2 機(jī)器人輪式機(jī)器人總體設(shè)計(jì) 本文設(shè)計(jì)的通訊排障機(jī)器人控制系統(tǒng)由微控制器、驅(qū)動(dòng)單元、通訊模塊、人機(jī)交互模塊等組成。微控制器主要處理各個(gè)傳感器的信息，完成移動(dòng)機(jī)器人控制算法的運(yùn)算和決策，控制排障機(jī)器人兩輪的控制；驅(qū)動(dòng)單元實(shí)現(xiàn)排障機(jī)器人兩輪驅(qū)動(dòng)功能；傳感器模塊檢測(cè)排障機(jī)器人和障礙物的距離及周圍環(huán)境的信息；通訊單元實(shí)現(xiàn)排障機(jī)器人各模塊之間和與上位機(jī)的通信，實(shí)時(shí)傳輸作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的圖像。本機(jī)器人的整體排障控制框圖如圖2.1所示。 圖2.1 排障控制圖 2.1 驅(qū)動(dòng)單元 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的通訊排障機(jī)器人由4個(gè)輪子構(gòu)成，左側(cè)第一個(gè)輪子和右側(cè)第二個(gè)輪子為驅(qū)動(dòng)輪，其余為從動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪控制機(jī)器人的前后、左右運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人排障部分由獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以獨(dú)立完成排除障礙功能。升降臺(tái)由兩個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，本系統(tǒng)采用DG—M4系列電動(dòng)機(jī)構(gòu)組成機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)功能，此電動(dòng)機(jī)構(gòu)由永磁無(wú)刷直流電機(jī)和變速箱組成，其內(nèi)部自帶有位置傳感器，檢測(cè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況，實(shí)時(shí)的傳輸?shù)娇刂破鲉卧?，?shí)現(xiàn)控制單元的實(shí)時(shí)控制。 2.2 傳感器模塊 紅外傳感器的測(cè)量原理是將發(fā)射信號(hào)經(jīng)調(diào)制后送紅外管發(fā)射，光敏管接收調(diào)制的紅外信號(hào)。用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對(duì)管尋跡傳感器。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測(cè)出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測(cè)出黑線繼而輸出高電平。這樣自己制作組裝的尋跡傳感器基本能夠滿足要求，但是工作不夠穩(wěn)定，且容易受外界光線的影響，因此對(duì)試驗(yàn)的環(huán)境要求較高。但光的反射受到多種因素的影響，如反射表面的形狀、顏色、光潔度，日光、日光燈照射等不確定因素。如果直接用發(fā)射和接收管進(jìn)行測(cè)盤將因?yàn)楦蓴_產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)，采用對(duì)反射光強(qiáng)進(jìn)行測(cè)量的方法可以提高系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。 由于外部場(chǎng)景都是三維的，因此希望機(jī)器人的外部傳感器能提供有關(guān)外部場(chǎng)景的三維立體信息。一般移動(dòng)機(jī)器人上都配備多種傳感器，其中觸動(dòng)式傳感器和紅外光電傳感器最為常見(jiàn)。紅外光電傳感器可以看做是機(jī)器人的眼睛，把信息傳送給控制系統(tǒng)它們之間相結(jié)合提供了對(duì)障礙物完整的信息，使機(jī)器人能夠有實(shí)時(shí)性好、精確度高的排障功能。 在本機(jī)器人的左右各安裝一個(gè)觸控式傳感器，這樣既有效地防止了紅外光電傳感器檢測(cè)的盲區(qū)，也在一定程度上排除了各個(gè)傳感器之間的互相干擾，使機(jī)器人得到周圍環(huán)境的準(zhǔn)確信息。 2.3 通信和人機(jī)交互模塊 整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部模塊之間，我們用串口實(shí)現(xiàn)它們之間的通信，讓控制器集中決策管理，實(shí)現(xiàn)各個(gè)部分的協(xié)調(diào)運(yùn)行；而在機(jī)器人獨(dú)立作業(yè)時(shí)，操作者在上位機(jī)通過(guò)無(wú)線傳輸遠(yuǎn)程遙控機(jī)器人，實(shí)時(shí)地控制系統(tǒng)的運(yùn)行，越過(guò)或排除障礙，合理處理現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。 2.4 機(jī)器人前爪簡(jiǎn)述 前爪是連接在車體上，且在車身的最前面。它的作用是當(dāng)遇到一些較小的障礙物時(shí)能夠推開(kāi)這些相對(duì)較小的障礙物，當(dāng)遇到相對(duì)較大的障礙物的時(shí)，障礙物會(huì)觸動(dòng)安置在機(jī)械爪子上的4個(gè)不同位置的接觸開(kāi)關(guān)，從而啟動(dòng)機(jī)械爪子，機(jī)械爪子會(huì)張開(kāi)推開(kāi)障礙物，達(dá)到清理道路功能，為后續(xù)救災(zāi)運(yùn)輸部隊(duì)提供通暢的道路。因而它具有獨(dú)立的自由度，要求機(jī)械臂能夠在平面內(nèi)沿著軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如圖2.2所示。 圖2.2 機(jī)械臂沿軸旋轉(zhuǎn) 圖2.3（a）所示的機(jī)械臂配置為機(jī)械推板結(jié)構(gòu)，圖2.3（b）所示的為絲杠、旋塊、連扳結(jié)構(gòu)，圖2.3（c）所示的為驅(qū)動(dòng)裝置，圖2.3（d）所示的為開(kāi)關(guān)式傳感器。 （a） （b） （c） （d） 圖2.3 2.5 機(jī)器人升降臺(tái)簡(jiǎn)述 車身上有一個(gè)多功能升降臺(tái)，平臺(tái)是一個(gè)太陽(yáng)能板，當(dāng)太陽(yáng)光充足的時(shí)候可以吸收太陽(yáng)的能量在轉(zhuǎn)換成電能，（當(dāng)電能過(guò)多時(shí)候，還能存起來(lái)）為機(jī)器人的提供能量，機(jī)器人本身有電池作為能量。當(dāng)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候這個(gè)多功能平臺(tái)可以用來(lái)放置救災(zāi)物資、藥品、救災(zāi)工具甚至救災(zāi)人員。當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地后，多功能平臺(tái)可以高高豎起來(lái)，然后隱藏在多功能平臺(tái)下面有兩根柱子也會(huì)升起來(lái)。兩根柱子分別有2個(gè)獨(dú)立的功能，一個(gè)是雷達(dá)，一個(gè)是大功率照明燈。如圖2.4所示。 圖2.4 升降臺(tái)簡(jiǎn)圖 3 控制程序設(shè)計(jì)思路和程序過(guò)程圖 我們?cè)O(shè)計(jì)的通訊排障機(jī)器人是以德國(guó)慧魚(yú)公司生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品模型為對(duì)象進(jìn)行裝配，我們的機(jī)器人分結(jié)構(gòu)和軟件兩部分。結(jié)構(gòu)賦予其軀體，軟件賦予其靈魂。本文主要講述了利用慧魚(yú)軟件，使機(jī)器人按照設(shè)計(jì)者預(yù)定的路線軌跡行走。 軟件部分主要分主程序和子程序兩個(gè)部分，分別由尋軌跡、前爪、上部分、直走、后退、向左、向右七個(gè)子程序構(gòu)成一個(gè)主程序。 3.1 設(shè)計(jì)思路 由于我們的機(jī)械的很多動(dòng)作需要多塊接口板聯(lián)動(dòng)，而以往的一些方法只是每塊接口板單獨(dú)控制某個(gè)動(dòng)作的進(jìn)行，互相交換信息的途徑很少，而且很慢。所以我們要求設(shè)計(jì)一種兩接口板直接能夠?qū)崿F(xiàn)信息快速直聯(lián)的通信方法。 3.2 設(shè)計(jì)過(guò)程 既然慧魚(yú)模型的輸入端兩端的電壓差是9V，輸出端的電壓差也是9V。如果直連輸入端的電路會(huì)因電流過(guò)大而燒毀。所以我們?cè)O(shè)計(jì)了一根專門用來(lái)傳輸信息的連接線，中間加入了一個(gè)限流電阻。保證不因電流過(guò)大而燒毀電路。 3.3 信息的傳遞方式 如果僅僅是一對(duì)輸出端和輸入端只能傳遞一種信息那么這種改進(jìn)依然不能滿足我們的需求。要實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸入接口輸入多種信息，就需要一種新的方法。我們選擇的方式是用脈沖來(lái)傳遞信息。 經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，慧魚(yú)模型能夠?qū)崿F(xiàn)的脈沖的具體參數(shù)如下（表3.1） 表3.1脈沖數(shù)據(jù)表 最小脈沖間隔 0.01S 脈沖信息數(shù)據(jù)丟失率 ≤0.5% (并且數(shù)據(jù)丟失率與時(shí)間間隔成反比。間隔越長(zhǎng)丟失率越低) 通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)我們選擇了這種方法。原因是這種互聯(lián)方法高效、相對(duì)可靠。 3.4 慧魚(yú)軟件簡(jiǎn)介 1964年，慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型（fischertechnik）誕生于德國(guó)，是技術(shù)含量很高的工程技術(shù)類智趣拼裝模型，是展示科學(xué)原理和技術(shù)過(guò)程的理想教具，也是體現(xiàn)世界最先進(jìn)教育理念的學(xué)具，為創(chuàng)新教育和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提供了最佳的載體。 慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型的主要部件采用優(yōu)質(zhì)尼龍塑膠制造，尺寸精確，不易磨損，可以保證反復(fù)拆裝的同時(shí)不影響模型結(jié)合的精確度；構(gòu)件的工業(yè)燕尾槽專利設(shè)計(jì)使六面都可拼接，獨(dú)特的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)隨心所欲的組合和擴(kuò)充。 慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型主要有組合包、培訓(xùn)模型、工業(yè)模型三大系列，涵蓋了機(jī)械、電子、控制、氣動(dòng)、汽車技術(shù)、能源技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域和高新學(xué)科，利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)件（機(jī)械元件/電氣元件/氣動(dòng)元件），輔以傳感器、控制器、執(zhí)行器和軟件的配合，運(yùn)用設(shè)計(jì)構(gòu)思和實(shí)驗(yàn)分析，可以實(shí)現(xiàn)任何技術(shù)過(guò)程的還原，更可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和大型機(jī)械設(shè)備操作的模擬，從而為實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研創(chuàng)新和生產(chǎn)流水線可行性論證提供了可能，世界知名的德國(guó)西門子、德國(guó)寶馬、美國(guó)IBM等一大批著名公司都采用慧魚(yú)模型來(lái)論證生產(chǎn)流水線。 這里的每一個(gè)元器件代表的不同的意思。詳見(jiàn)表3.2 表3.2元器件 元器件 圖例 功能 說(shuō)明 MI 提供動(dòng)力 獨(dú)自控制車子正反行走 M2 提供動(dòng)力 獨(dú)自控制車子正反行走 M3 頂起推鏟 當(dāng)遇到障礙物時(shí)，推動(dòng)推鏟 M01 驅(qū)動(dòng)升降臺(tái) 通過(guò)齒輪帶動(dòng)蝸桿，使升降臺(tái)上下移動(dòng) M02 翻動(dòng)升降臺(tái) 通過(guò)齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)繩索使升降臺(tái)翻轉(zhuǎn)90° M03 推動(dòng)信號(hào)臺(tái) 通過(guò)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)使信號(hào)臺(tái)升至高空 M04 提供光源 在黑暗的夜里為遇難者和營(yíng)救者指明道路 I7 判斷車體轉(zhuǎn)向 探測(cè)到軌跡之后，向M1，M2發(fā)出指令 I8 探測(cè)到軌跡之后，向M1，M2發(fā)出指令 按鍵開(kāi)關(guān)式（接觸式）傳感器是數(shù)字傳感器的一種。數(shù)據(jù)僅能設(shè)定為兩個(gè)不同的值，分別用0和1來(lái)表示。傳感器顯示“0”，表示在接觸點(diǎn)沒(méi)有電流通過(guò)；“1”則意味著有電流通過(guò)?；埕~(yú)模型中的接觸傳感器是一個(gè)三向開(kāi)關(guān)式的。因此，就有三個(gè)端點(diǎn)。紅色按鈕按下，1和3端點(diǎn)接通，同時(shí)常閉狀態(tài)下的1和2端點(diǎn)之間的連接斷開(kāi)。這樣起始位置我們就可以任意選擇：常閉狀態(tài)（端點(diǎn)1、2接通），常開(kāi)狀態(tài)（端點(diǎn)1、3接通）（圖3.1） 圖3.1 接觸式傳感器原理圖 我們可以將不同的傳感器和執(zhí)行裝置連接到ROBO接口板上。ROBO接口除了有八個(gè)數(shù)字輸入端，還有幾個(gè)模擬量輸入端。舉例說(shuō)明，對(duì)應(yīng)輸入AX和AY的電阻值（0-5.5千歐）可以轉(zhuǎn)換成0-1024之間的數(shù)字量。該接口板最重要的作用在于輸入量的邏輯連接。 一旦連接正確建立了，我們就可以通過(guò)接口板測(cè)試窗口來(lái)測(cè)試接口板和與它相連的模型。如前所提及的，測(cè)試窗口顯示了接口板的各種輸入和輸出： 數(shù)字量輸入 I1—I8 I1—I8 是接口板的數(shù)字量輸入。這里可以接各種傳感器。數(shù)字量輸入只有兩種狀態(tài)0和1，或者Y和N。開(kāi)關(guān)(迷你按鍵開(kāi)關(guān)),光電傳感器或者干簧管(磁性傳感)可以作為數(shù)字量輸入來(lái)連接。 你可以將一個(gè)迷你傳感器接到接口板上，比如I1，來(lái)檢查這些端口的功能(用開(kāi)關(guān)上的觸點(diǎn)1 和 3 )。一按下開(kāi)關(guān)，I1的的顯示接出現(xiàn)一個(gè)檢查標(biāo)志。如果你連了開(kāi)關(guān)的另一種方式（觸點(diǎn)1 和 2），當(dāng)你按下開(kāi)關(guān)的時(shí)候檢查標(biāo)志就消失了。 馬達(dá)輸出 M1—M4 M1 – M4是接口板的輸出。這里可以連接所謂的執(zhí)行器，可以是馬達(dá)、電磁鐵或者燈。這四路馬達(dá)輸出可以改變方向和8級(jí)調(diào)速。速度可以用滑塊控制，旁邊也有數(shù)字作為速度顯示。如果你要測(cè)試輸出，可以將一個(gè)馬達(dá)接到輸出端，比如M1。 燈輸出 O1—O8 每個(gè)馬達(dá)輸出也可以用作一對(duì)單個(gè)的輸出。這些輸出不僅可以用作燈的控制，也可以用作單向馬達(dá)的控制(比如傳送帶馬達(dá))。如果你要測(cè)試其中一個(gè)輸出，可以將一個(gè)燈接到輸出，比如O1。可以將燈的另一個(gè)接到接口板的接地插孔（^）。 模擬量輸入 AX–AY 模擬量輸入 AX 和 AY測(cè)量所連接傳感器的阻抗。這里可以連接用來(lái)測(cè)溫的 NTC 電阻，電位計(jì)，光敏電阻或者光敏晶體管。 模擬量輸入 A1–A2 這兩個(gè)可以測(cè)量0–10V電壓輸入。 距離傳感器 D1–D2 只有特殊的距離傳感器可以接到距離傳感器輸入端D1和D2。數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)對(duì)D1和D2都有效。 擴(kuò)展板 EM1–EM3 這里可以連接擴(kuò)展接口板 (ROBO 接口板最多可以接三塊貨號(hào)為93294的I/O擴(kuò)展板，但智能接口板最多只能接一塊貨號(hào)為16554的擴(kuò)展板)?？梢杂命c(diǎn)擊窗口上部標(biāo)簽的方法在不同的擴(kuò)展接口板之間切換。ROBO I/O擴(kuò)展板和ROBO接口板相連，而且兩臺(tái)設(shè)備都上電之后，ROBO I/O擴(kuò)展板上的綠色LED“Ext.mode”應(yīng)該會(huì)閃動(dòng)。此時(shí)，擴(kuò)展板已經(jīng)由接口板識(shí)別并準(zhǔn)備運(yùn)行。 為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的功能，我們編寫了以下簡(jiǎn)單的控制程序。 向右轉(zhuǎn)：這個(gè)是一個(gè)簡(jiǎn)單的讓機(jī)器人向右轉(zhuǎn)彎的子程序。這個(gè)是給機(jī)器人一個(gè)M1馬達(dá)反轉(zhuǎn)，M2馬達(dá)正轉(zhuǎn)的指令。這樣就使機(jī)器人向右拐彎了。（如圖3.2） 向左轉(zhuǎn)：這個(gè)是一個(gè)簡(jiǎn)單的讓機(jī)器人向左轉(zhuǎn)彎的子程序。這個(gè)是給機(jī)器人一個(gè)M1馬達(dá)正轉(zhuǎn)，M2馬達(dá)反轉(zhuǎn)的指令。這樣就使機(jī)器人向左拐彎了。（如圖3.3） 倒退：這個(gè)是一個(gè)簡(jiǎn)單的讓機(jī)器人向直行的子程序。這個(gè)是給機(jī)器人一個(gè)M1馬達(dá)正轉(zhuǎn)，M2馬達(dá)正轉(zhuǎn)的指令。這樣就使機(jī)器人向前行走了。（如圖3.4） 直行：這個(gè)是一個(gè)簡(jiǎn)單的讓機(jī)器人向直行的子程序。這個(gè)是給機(jī)器人一個(gè)M1馬達(dá)正轉(zhuǎn)，M2馬達(dá)正轉(zhuǎn)的指令。這樣就使機(jī)器人向前行走了。（如圖3.5） 圖3.2 右轉(zhuǎn)程序圖 圖3.3 左轉(zhuǎn)程序圖 圖3.4 倒退程序圖 圖3.5 直行程序圖 4 機(jī)器人軟件系統(tǒng) 我們的機(jī)器人從總體上分三個(gè)部分，即尋跡功能、排障功能、升降功能。機(jī)器人主要被用在地震災(zāi)難以及雪災(zāi)地區(qū)，要求機(jī)器人按照指定的軌跡線路行走，一旦失去軌跡，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)發(fā)出尋找軌跡的指令，直到發(fā)現(xiàn)軌跡，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)鎖定軌跡并會(huì)繼續(xù)沿著軌跡行走，直到到達(dá)目的地，機(jī)器人會(huì)發(fā)出指令使尋線系統(tǒng)停止，緊接著機(jī)器人會(huì)發(fā)出升降指令，繼而升降臺(tái)啟動(dòng)，當(dāng)升降臺(tái)到達(dá)頂端時(shí)，會(huì)觸動(dòng)限位開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)雷達(dá)通訊設(shè)施和大功率照明燈。這是我們所設(shè)計(jì)機(jī)器人的一整套流程概述，下面就各軟件功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)分析。 4.1 光電檢測(cè)尋線系統(tǒng) 尋線系統(tǒng)即機(jī)器人的“眼睛”，在機(jī)器人的尋跡行走中起著非常重要的作用，為機(jī)器人行走過(guò)程中定位的準(zhǔn)確性提供了保障。每一套尋線系統(tǒng)由比較電路板和光發(fā)射接收板兩大部分組成。比較電路板主要是將光發(fā)射接收板輸入的模擬信號(hào)經(jīng)比較器比較后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸入到單片機(jī)中。光發(fā)射接收板主要功能是完成光的發(fā)射、接收和將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。每一塊光發(fā)射接收板就是機(jī)器人的一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，一 般情況每個(gè)機(jī)器人需安裝多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，以保證機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有較大的偏向檢測(cè)能力和糾錯(cuò)能力。 這里的尋跡是指機(jī)器人輪式機(jī)器人在白色地板上沿著黑線行走，通常采用的方法是紅外探測(cè)法。紅外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)，在輪式機(jī)器人行駛過(guò)程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反射，反射光被裝在輪式機(jī)器人上的接收管接收;如果遇到黑線則紅外光被吸收，輪式機(jī)器人上的接收管接收不到紅外光。單片機(jī)就是否收到反射回 來(lái)的紅外光為依據(jù)來(lái)確定黑線的位置和輪式機(jī)器人的行走路線。紅外探測(cè)器探測(cè)距 離有限，一般最大不應(yīng)超過(guò)3cm。 尋跡是機(jī)器人的一種簡(jiǎn)單視覺(jué)，在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)中起著非常重要的作用，為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位置的準(zhǔn)確性提供了保障。因此需要對(duì)場(chǎng)所進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗脑觳拍軌蜻M(jìn)行 使用。比較簡(jiǎn)單的方法是在平整的地面上粘貼尋跡線和定位點(diǎn)，讓機(jī)器人能夠自動(dòng) 地按照地面上的尋跡線的指示到達(dá)目的地。 為了機(jī)器人能在任意區(qū)域內(nèi)沿尋跡線行走，自動(dòng)排開(kāi)障礙，能停在指定地點(diǎn)。本控制系統(tǒng)采用紅外光電傳感器檢測(cè)路面尋跡線，使用傳感器檢測(cè)障礙物，光電碼盤測(cè) 距，用光電傳感器或者微動(dòng)開(kāi)關(guān)檢測(cè)、判斷機(jī)器人是否到位，應(yīng)用動(dòng)態(tài)控制電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)速。利用有限狀態(tài)機(jī)和硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)機(jī)器人控制器，實(shí)現(xiàn)機(jī)器 人前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、繞障、停止的精確控制。 為實(shí)現(xiàn)智能行走，我們利用了光敏傳感器（如圖4.1）。用光對(duì)地面進(jìn)行照射，由于黑線和地面對(duì)光反射程度不同，光敏傳感器可以感應(yīng)黑線所反射的光，而感應(yīng)不到地面（白色）反射光，這樣就可以依黑線對(duì)傳感器進(jìn)行觸發(fā)，通過(guò)兩個(gè)光敏傳感器交替觸發(fā)，設(shè)置與之對(duì)應(yīng)的程序和轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)構(gòu)對(duì)車體進(jìn)行控制，從而完成前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作。 圖4.1 光敏傳感器 在程序中光敏傳感器的符號(hào)如圖4.2，它是有兩個(gè)傳感器組成，分別控制著左右兩邊，在實(shí)驗(yàn)中，我們?yōu)榱四M現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，把白色的桌子當(dāng)作路面，在桌子上貼了一條黑色的帶子，帶子寬4厘米，作為機(jī)器人尋線的軌跡。 圖4.2 傳感器程序圖 根據(jù)最初的想法，只要機(jī)器人沿著設(shè)定的軌跡行走就可以了?？墒呛髞?lái)我們?cè)谠囼?yàn)中發(fā)現(xiàn)這樣還不夠，我們不能保證機(jī)器人在行走的過(guò)程中不出錯(cuò)，萬(wàn)一在行走過(guò)程中，偏離了或者直接跑出了軌跡，那么機(jī)器人該如何做出判斷。所以我們考慮到要用到子程序，所以我在程序中新建一個(gè)程序，再新建一個(gè)名為尋軌跡的子程序（圖4.3），這樣做有別于其它子程序。 圖4.3 尋軌跡子程序 機(jī)器人應(yīng)該緩慢旋轉(zhuǎn)至少360度。如果機(jī)器人找到軌跡，就停下來(lái)。否則機(jī)器人將反方向旋轉(zhuǎn)360度，直到找到軌跡為止。根據(jù)現(xiàn)在的要求編制圖4.4程序： 圖4.4 尋軌跡程序圖 圖中光敏傳感器“0”表示尋到軌跡，“1”表示沒(méi)有尋到軌跡。機(jī)器人首先會(huì)沿著左邊掃描，其次是右邊掃描。只要其中一個(gè)傳感器尋到軌跡，它就會(huì)立刻退出“尋軌跡”程序。 為了使機(jī)器人能夠精確地旋轉(zhuǎn)360度，我在后面加了一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器，如圖4.5。 當(dāng)機(jī)器人成功地尋找到軌跡，它就會(huì)沿著軌跡駛?cè)?。根?jù)這個(gè)思想，我們初步建立了如圖4.6的程序。 在程序里我們加了直走的程序（圖4.7），我們不難發(fā)現(xiàn)在尋軌跡子程序中，我們?cè)O(shè)定的是一旦傳感器找到軌跡就退出該程序，此時(shí)我們的機(jī)器人與軌跡可能是斜著的或者是垂直的，所以此時(shí)退出尋軌跡程序時(shí)不正確的，我們要保證機(jī)器人與軌跡在同一條直線上，我們?cè)诖嘶A(chǔ)上完善了一下主程序（圖4.8）。 圖中I7為右邊的光敏傳感器，I8為左邊的光敏傳感器。當(dāng)左邊偏離軌跡，即I8 圖4.5 尋軌跡程序圖 失去軌跡，便馬上發(fā)出指令，左邊的馬達(dá)M1正轉(zhuǎn)，右邊的馬達(dá)M2反轉(zhuǎn)，這樣一來(lái)就使得整個(gè)車身回到軌跡上來(lái)。當(dāng)右邊偏離軌跡也是一樣，這時(shí)左邊的馬達(dá)M1反轉(zhuǎn)，右邊的馬達(dá)M2正轉(zhuǎn)，同樣使車身回到軌跡上。最后形成循環(huán)，讓車一直沿著軌跡走。 圖4.6 主程序 圖4.7 直走子程序 圖4.8 主程序 同樣，當(dāng)遇到彎處，光敏傳感器會(huì)發(fā)出與出軌同樣的指令，使馬達(dá)M1、M2作出相應(yīng)的動(dòng)作。 當(dāng)I7、I8同時(shí)跑出軌跡是，程序給出的指令是返回“尋軌跡”指令中，這樣做完全可以達(dá)到我們的目的，可是這樣一來(lái)，我們發(fā)現(xiàn)，這樣所花去的時(shí)間很多，我們應(yīng)該盡可能的減少在過(guò)程中所花去的時(shí)間，盡可能早的到達(dá)目的地，所以，我們?cè)贗7、I8同時(shí)出軌時(shí)，給馬達(dá)發(fā)出一個(gè)向后的指令，這樣一來(lái)，就使車身后退，讓光敏傳感器重回軌跡中，車身只需稍加調(diào)整就可繼續(xù)行走，為了安全起見(jiàn)，我們將最后的指令接回到“尋軌跡”指令中，如圖4.9。 4.2 前爪排障系統(tǒng) 前面我們解決了尋軌跡的問(wèn)題，我們也說(shuō)過(guò)，我們的機(jī)器人是用在災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)的，路上難免有一些障礙物，比如石頭、樹(shù)木、以及毀壞的建筑，當(dāng)出現(xiàn)這些“攔路虎”的時(shí)候我們的機(jī)器人要能夠把它解決掉。所以我們?cè)谲嚿碜钋懊姘惭b了一對(duì)推鉗（圖4.10）。 圖4.9 主程序 設(shè)計(jì)前爪的目的主要是在行走過(guò)程中遇到障礙物時(shí)能將它推開(kāi)，所以在程序中應(yīng)該放在尋軌跡的下面，即圖4.11. 然而在前爪子程序中，要注意的事是要先將兩個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)制動(dòng)（圖4.12）。 圖4.10 前爪效果圖 圖4.11 主程序 圖4.12 前爪子程序 接著我們給了它0.5秒鐘的等待。圖4.13。 圖4.13 前爪子程序 緊接著我們就要使前爪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)M3啟動(dòng)，帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，使前面的兩個(gè)推板往外推，直到碰到觸動(dòng)式傳感器I2，馬達(dá)M3將發(fā)轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，我們得出馬達(dá)發(fā)轉(zhuǎn)回來(lái)需要8秒左右的時(shí)間。當(dāng)時(shí)間一到，馬達(dá)M3將停止。如圖4.14。 圖4.14 前爪子程序 可是這樣還是不行，當(dāng)執(zhí)行完前爪程序后，主程序就停止了，也就是說(shuō)前爪程序只執(zhí)行了一次，當(dāng)再遇到障礙物時(shí)，機(jī)器人就不作任何反應(yīng)了，這不是我們所要求的，我們是想讓它一碰到傳感器就能夠打開(kāi)，所以我們把程序稍加改動(dòng)了一下，如圖4.15。 圖4.15 主程序 4.3 升降系統(tǒng) 我們的機(jī)器人已經(jīng)可以在路面上行走以及排除道路上的障礙物，可我們的機(jī)器人不可能一直沿著軌跡走，必須要有個(gè)終點(diǎn)，那么到了終點(diǎn)后機(jī)器人要怎樣才能知道，并給出相應(yīng)的回應(yīng)。我們?yōu)榱耸箼C(jī)器人明白，在機(jī)器人的前臂上安裝了一個(gè)感光傳感器（圖4.16）。 圖4.16 感光傳感器效果圖 由于條件有限，我們就拿光作為信號(hào)，如圖4.17。當(dāng)感光傳感器感應(yīng)到光源，升降臺(tái)就會(huì)開(kāi)始緩慢升起，當(dāng)碰到限位開(kāi)關(guān)，馬達(dá)就會(huì)啟動(dòng),直到平臺(tái)升至最高點(diǎn)，接著打開(kāi)大功率照明燈照明。如圖4.18。 圖4.17 光信號(hào) 圖4.18 平臺(tái)升頂圖 考慮到災(zāi)區(qū)通訊的困難，和與外界聯(lián)系不到，我們就設(shè)計(jì)了一個(gè)雷達(dá)接收器，采用移動(dòng)技術(shù)（相當(dāng)于把移動(dòng)的信號(hào)站背在身上），當(dāng)移動(dòng)或聯(lián)通的手機(jī)信號(hào)發(fā)不出信號(hào)時(shí)候，當(dāng)靠近我們的通訊排障機(jī)器人時(shí)候，讓人們手機(jī)恢復(fù)信號(hào)，或者給衛(wèi)星電話提供更強(qiáng)的信號(hào)，保持通訊的正常。第一時(shí)間了解到受困人員的位置和受災(zāi)情況。及時(shí)的通訊能保證外界和內(nèi)部的信息匯總，給大家一個(gè)彼此知道的感覺(jué)，也能讓被救人員安心。程序如圖4.19。 圖4.19 升降臺(tái)子程序 當(dāng)沒(méi)有電力供應(yīng)時(shí)：利用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池組、太陽(yáng)能控制器、蓄電池（組）組成。還需要配置逆變器。輸出電源為交流220V或110V，還能給大家提供電源。各部分的作用為： （一）太陽(yáng)能電池板：太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái)，或推動(dòng)負(fù)載工作。太陽(yáng)能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本； （二）太陽(yáng)能控制器：太陽(yáng)能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開(kāi)關(guān)、時(shí)控開(kāi)關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng)； （三）蓄電池：一般為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來(lái)，到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)。 （四）逆變器：在很多場(chǎng)合，都需要提供220VAC、110VAC的交流電源。由于太陽(yáng)能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場(chǎng)合，需要使用多種電壓的負(fù)載時(shí)，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉(zhuǎn)換成5VDC的電能（注意，不是簡(jiǎn)單的降壓）。 知道了這些太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的用處，可以用在一般雪災(zāi)，地震，海嘯等大災(zāi)過(guò)去后，電纜的斷裂，電塔的塌陷，或者一些大規(guī)模停電的時(shí)候，我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)器人就能利用頂上的太陽(yáng)能板，利用大自然的資源充電，給一些急需電源的設(shè)備提供電源。比如醫(yī)療器械，通訊設(shè)備的后續(xù)充電等。 5 總體調(diào)試 5.1 軟件的安裝 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)光盤配件，執(zhí)行里面的安裝程序，將機(jī)器人的特定軟件安裝到自己的計(jì)算機(jī)里面。在安裝的過(guò)程中，只要根據(jù)安裝界面所提供的提示信息來(lái)安裝軟件就可以了。安裝完成后，關(guān)閉對(duì)話框。然后就可以運(yùn)行該程序把機(jī)器人和電腦來(lái)連接起來(lái)，給我們的機(jī)器人一點(diǎn)人類的思想。可以給機(jī)器人導(dǎo)入自己所編寫的程序，把自己的想法給機(jī)器人，讓它按照你自己的意愿來(lái)做事。 5.2 連接 先安裝好電池，再用數(shù)據(jù)線將機(jī)器人和電腦相連接，打開(kāi)機(jī)器人的電源開(kāi)關(guān)，讓電腦和機(jī)器人之間能正常地通信。 在第一次使用機(jī)器人的時(shí)候，要求我們來(lái)安裝一下驅(qū)動(dòng)程序，在驅(qū)動(dòng)光盤中，運(yùn)行相應(yīng)的程序就可以安裝驅(qū)動(dòng)。 5.3 調(diào)試 完成前面兩個(gè)步驟，接下來(lái)就是檢測(cè)機(jī)器人。我們可以利用軟件給我們的機(jī)器人灌入一些思想，給它空白的大腦填充一點(diǎn)記憶。接著再進(jìn)行相應(yīng)的操作，機(jī)器人就可以執(zhí)行相應(yīng)的程序來(lái)完成相應(yīng)的動(dòng)作。如果我們連接的完全正確，機(jī)器人就會(huì)執(zhí)行里面的程序，它所展示的動(dòng)作就會(huì)和我們?cè)O(shè)計(jì)的一樣。 如果機(jī)器人展示的動(dòng)作不是這個(gè)動(dòng)作，那說(shuō)明一定某個(gè)地方出現(xiàn)錯(cuò)誤，需要我們來(lái)重新的檢查一下連接情況，還有電機(jī)的安裝順序，以及后面主控板上面連線的連接情況。來(lái)確保以后動(dòng)作的正常運(yùn)行。 結(jié)束語(yǔ) 兩年前，我懷著對(duì)大學(xué)一如往昔的深愛(ài)、向往與期待重新踏入校園。兩年后，“文以治國(guó)、工以立國(guó)、商以富國(guó)”的信念，讓我必須滿懷使命、挺起胸膛的說(shuō)：“我們，以及我們正在把握和即將把握的企業(yè)，理應(yīng)成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)崛起的脊梁?！? 兩年充實(shí)的生活告訴我，民族需要掌握先進(jìn)理念、具有國(guó)際視野、熟悉具體環(huán)境的實(shí)戰(zhàn)先鋒；也告訴我，只有不斷經(jīng)歷考驗(yàn)、挫折、甚至失敗，才能逼近我們最終的理想。生于斯時(shí)，長(zhǎng)于斯境，唯有以雙倍的努力、十倍的耐心、百倍的豪情和千倍的執(zhí)著來(lái)完成原賦的使命。 在此，首先要對(duì)我的恩師，致以最深的感謝。在我懵懂時(shí)，她用振聾發(fā)聵的棒喝讓我警醒；在我迷失時(shí)，她用循循善誘的教誨抹去我心頭的塵埃；在我痛苦時(shí)，她的精神力量讓我在心底始終擁有支撐。生有吾父，教有吾師，幸甚。 在論文的寫作過(guò)程中，大姐懷著她那偉大的母性，無(wú)比耐心、無(wú)私無(wú)求的給予我持續(xù)的幫助，沒(méi)有她，論文無(wú)法順利完成。 也要感謝師兄，他同五年前一樣的真誠(chéng)與寬厚，在最后時(shí)刻對(duì)文章的指導(dǎo)，起到了決定性的作用。 還有我的同窗、朋友們，老李、老趙,是他們用最真摯的情感和最實(shí)際的援助，幫我渡過(guò)了一處處的難關(guān)。 最后要感謝的是我的父母，他們期待的目光、未來(lái)的責(zé)任和時(shí)時(shí)可以尋求的慰藉，是我不斷進(jìn)取的力量源泉。 即將結(jié)束再次學(xué)習(xí)的生活，相信等待我的是一片充滿機(jī)遇、風(fēng)險(xiǎn)與快樂(lè)的土地；也相信我和同仁們的事業(yè)必將如涅磐之鳳、浴火之凰！  致 謝 本論文的研究工作和撰寫過(guò)程中自始至終得到了我的兩位指導(dǎo)老師李連波和劉艷的悉心關(guān)懷和指導(dǎo)。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，深厚扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)以及謙遜的學(xué)者風(fēng)范，使我在幾年的學(xué)習(xí)期間不僅在專業(yè)學(xué)習(xí)上受益匪淺，更學(xué)會(huì)了如何做人。借此機(jī) 會(huì)，衷心地感謝老師們多年來(lái)對(duì)我的教導(dǎo)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有實(shí)驗(yàn)室的蔣勇老師、武培軍老師以及其他工作人員給予了我大量的無(wú)私幫助，在此向您們表示衷心的感謝。 感謝我的同學(xué)李菁、杜韋奉、胡源等在論文的撰寫過(guò)程中給予了大量幫助。感謝我的舍友在生活上給予的關(guān)心和支持。感謝我的父母在整個(gè)學(xué)習(xí)期間給我的無(wú)私關(guān)懷。感謝在校期間給我授課的各位老師，是你們使我的知識(shí)得到更新，視野得到拓展。最后向所有關(guān)心和支持過(guò)我的老師、同學(xué)、朋友表示衷心的感謝!  參 考 文 獻(xiàn) [1] 安杰利斯，宋偉剛. 機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)原理[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. [2] 陳懇，楊向東，劉莉. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用[M]．北京: 清華大學(xué)出版社，2006． [3] 秦志強(qiáng)，陳偉，王文斌. 基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2007． [4] 馬丁，劉榮，等. 機(jī)器人探索[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社，2004． [5] 劉極峰. 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京: 高等教育出版社，2008． [6] 周志華，王玨. 機(jī)器人學(xué)習(xí)及其應(yīng)用2009[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2009. [7] 王灝, 毛宗源. 機(jī)器人的智能控制方法[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002. [8] McComb，Predko，任宗偉，龐明，王曉宇. 機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M]．北京：科學(xué)出版社，2008． [9] 霍偉. 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)與控制[M]．北京：高等教育出版社，2005． [10] 高國(guó)富，謝少榮，羅均. 機(jī)器人傳感器及其應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005. [11] 龔振邦. 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，1995. [12] （法）科依費(fèi)特, F，奇羅茲,M．著機(jī)器人技術(shù)導(dǎo)論[M]. 北京：國(guó)防科技大學(xué)出版社，1991. [13] 吳芳美. 機(jī)器人控制基礎(chǔ)[M]．中國(guó)鐵道出版社，1992. [14] 熊有倫. 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：華中理工大學(xué)出版社，1996. [15] 杜德煒. 機(jī)器人基本原理[M]．北京：三民書(shū)局股份有限公司，1983. [16] 徐德珠. 機(jī)械工程材料[M].北京：高等教育出版社，1992. [17] 鄭明新. 工程材料[M]．北京：清華大學(xué)出版社，1991． [18] 戴枝榮. 工程材料[M]．北京：高等教育出版社，1992． [19] 張繼世，劉江. 金屬表面工藝[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995． [20] 夏立芳．金屬熱處理工藝學(xué)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1986．