机器人科学与技术基础论文
第一篇关于机器人的科学论文:谈智能移动机器人
摘要:随着科学技术的进步，智能机器人的性能不断提高，移动机器人的应用范围也越来越广，广泛应用于军事、排险、农业、救援和海洋开发等领域。介绍了常见智能移动机器人的基本系统组成及相关技术，提出了一种可应用于智能移动机器人的越障机构，并简要阐述了其工作原理。在对智能机器人有一定了解的基础上，讨论了智能移动机器人的研究现状和发展趋势。
关键词:智能移动机器人越障避障伸缩
1简介
20世纪60年代智能机器人的出现开辟了智能生产自动化的新时代。在工业机器人问世50多年后的今天，机器人已经被视为不可或缺的生产工具。由于传感器、控制、驱动和材料领域的技术进步，开辟了机器人应用的新领域。智能移动机器人是机器人学的一个重要分支。
2智能移动机器人的基本系统组成及相关技术
由于智能移动机器人在危险和恶劣环境以及民用方面具有广阔的应用前景，世界各国都非常重视其发展。五个系统组成分别是:(1)机械单元是智能移动机器人的骨架，机器人的所有模块都依赖于它。机械单元的结构、性能和强度直接影响整个机器人的稳定性。随着科学技术的发展和新材料的研发，智能机器人产品的结构性能有了很大的提高，机械机构的工艺和尺寸设计正朝着更加合理高效、更加轻巧美观、更加环保节能、更加安全可靠的方向发展。(2)电源和驱动单元为智能移动机器人提供动力源。(3)环境感知单元相当于智能移动机器人的五官。机器人通过传感单元感知和识别周围环境并采集各种参数，然后转换成控制模块能识别的光电信号，输入控制单元进行数据处理。(4)执行机构单元是智能移动机器人的执行部分，它能根据控制中心的命令执行命令，完成任务。不同的机器人具有不同的致动器，致动器的设计影响要执行的动作的效率、准确性、稳定性和可靠性。(5)信息处理与控制单元作为整个机械系统的核心部分，它和人脑一样，调节和控制着整个系统，一切活动都由它指挥。收集并存储从传感器收集的信息，分析所有信息，计划并做出决策，并输出命令。让机器人有目的地运行。
智能移动机器人是集环境感知、动态决策与规划、行为控制和执行于一体的机电一体化系统。它是传感器技术、控制技术、移动技术、信息处理、人工智能、电子工程、计算机工程等学科的重要研究成果。从某种意义上说，它是机器发展和进化的产物，是目前科技发展最活跃的领域之一。
3一个越障机器人
我们设计的移动机器人(图1)具有良好的机动性，前导轮、前轮、后轮可以实现独立升降运动。前导轮(如图1)通过曲柄盘的转角控制摇杆的摆动角度，带动相关的平面连杆机构运动，从而实现前导轮的伸缩和爬坡。机器人两侧的侧驱动机构为平面连杆-滑块越障机构，前后轮(如图1所示)分别通过凹槽内导杆的运动带动平面连杆机构运动，从而实现前后轮的伸缩和越障功能。该机器人可以通过尺寸设计实现更大的越障高度，也可以通过合理控制车轮的摆动角度实现对各种类型障碍物的攀爬。
4智能移动机器人的应用
随着科技的进步，机器人的功能不断完善，智能移动机器人的应用范围也大大拓宽。它们不仅广泛应用于工业、农业、医疗、服务业等行业，还应用于排险、海洋开发、太空探索等有害危险场合(如辐射、灾区、毒性等。).
4.1陆地智能移动机器人
20世纪60年代末，为了占领太空，完成探月计划，苏联和美国自主研发应用了移动机器人，通过移动机器人实现了外星土壤的样品采集、土壤分析等多种任务。陆地智能移动机器人的出现是为了帮助人类完成无法完成的任务。陆地移动机器人在军事上也有广泛应用，可以排爆、扫雷、探测和清除障碍物等。近年来，智能移动机器人逐渐融入人们的日常生活。
4.2水下智能移动机器人
近年来，人们对资源的渴求增加，开始开发原子能和海洋资源。此外，水下环境非常复杂(能见度差、定位困难、流体变化等。)，而水下智能移动机器人在海底资源勘探方面的优势备受关注。近年来，德国基尔大学的科学家开发了一种新型深水机器人？ROV基尔6000？这个深水机器人可以潜到6000米深的海底寻找神秘的深水生物和？白金？可燃冰。
4.3仿生智能移动机器人
近年来，世界上许多机器人研究机构越来越重视仿生学和机构的研究工作。在某些情况下，仿生机器人具有特殊的优势。例如，蛇形机器人重心低，可以模仿蛇的动作，可以通过穿梭于灾难现场和其他复杂地形来帮助人类完成各种任务。此外，还有仿生宠物狗、仿生鱼、仿生昆虫等等。
5智能移动机器人的发展方向和前景
影响移动机器人发展的主要因素有:导航定位技术、多传感器信息融合技术、多机器人协调控制技术等。因此，移动机器人技术的发展趋势主要包括:
(1)高智能情感机器人。随着科技的发展，人们对人机交互技术的要求越来越高，具有人类智能的情感移动机器人是移动机器人未来的发展趋势。目前移动机器人只能说是部分智能，人们渴望拥有安全可靠、智能高、能交流的机器人。虽然实现智能情感机器人还很困难，但随着科技的突破，总有一天会成为现实。
(2)适应性强的多功能机器人。机器人的出现是为了服务人类。自然界还有很多未知的世界等着我们去探索。人们无法涉足各种危险、复杂、多变的环境，所以人们渴望有能够代替人类的机器人，而适应性强、多功能的机器人必将是机器人的发展方向之一。
(3)通用服务机器人。随着科技的发展，机器人应该越来越容易融入人们的日常生活，在日常生活中为人服务。例如，在家庭中，机器人可以帮助人们做各种家务，这与人们的生活密切相关。
(4)专用智能移动机器人。根据不同的应用领域和不同的用途，设计各种专用智能移动机器人，如纳米机器人、空间探索机器人、深海探索机器人、娱乐机器人等，是未来的发展方向。
6结束语
总之，智能移动机器人涉及传感器技术、控制技术、移动技术、信息处理、人工智能、控制工程等多学科技术。未来智能移动机器人将走向生活，安全可靠，操作简单。尽管智能移动机器人正以惊人的速度发展，但要实现适应性强、智能化、情感化、多功能的移动机器人还有很长的路要走。
参考资料:
谢晋，万朝炎，杜。机械原理(第二版)[M]。北京:高等教育出版社，2010。
[2]陈国华。机械机构与应用[M]。北京:机械工业出版社，2008。
徐国保，殷一新，周美娟。智能移动机器人技术的现状与展望[J].机器人技术与应用，2007(2)。
肖士德，唐萌，孟祥银，等。机电一体化系统的监控[M]。四川:西南交通大学出版社，2011。
机器人科技论文第二部分:机器人的设计方法
机器人是人类智能的重要工具。随着时代的发展，机器人在世界范围内得到了发展，甚至有很多国家已经将机器人应用到了现实生活中。机器人的设计方法无疑是很多人都非常感兴趣的问题，因此本文详细探讨了机器人的设计方法。
机器人；设计；方法
1.介绍
纵观人类发展史，工具的进步可以推动人类文明。如今，设计正朝着智能化的方向发展。机器人是人类发展智能过程中的重要产物，所以机器人的常用设计方法是设计师必备的工具。
2.控制系统的硬件设计
在现代科学技术不断发展的背景下，工业领域涉及的重体力劳动量越来越大。仅仅依靠人力很难实现其中的一些任务。才能很好的完成工业领域的相关生产任务。需要认识到机器人控制系统的硬件部分主要由五个模块组成:控制模块、跟踪模块、避障模块、电机驱动模块和电源模块。
(1)控制系统模块。ATmega128是一款基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器。运算速度快，有多路PWM输出。它可以处理测速、避障等电路产生的输入信号，输出控制信号给驱动放大电路，从而控制电机转速。这种方式产生的PWM信号比定时器中断产生的信号更实时，不会占用系统的定时器资源。
(2)跟踪模块。循迹是指赛车沿着比赛场上的白色引导线行走。跟踪模块的原理图如图2所示。跟踪模块采用灰度传感器，发射管为普通LED灯，接收管为光电晶体管3DU33。工作原理是不同颜色的物体对LED发出的光反射的亮度不同，光电晶体管3DU33在接收到不同亮度的光时会呈现不同的电压Vx。Vx输入到比较器LM339的同相端，并与电位计设置的电压V0进行比较。当VX >: V0时，比较器输出高电平。当Vx跟踪机器人的前后端是由七个灰度传感器组成的跟踪模块时。其中，中间的三个灰度传感器起到巡线的作用，两端的灰度传感器起到检测曲线的作用，剩下的两个灰度传感器交替巡线和检测曲线。实验表明，这种灰度传感器的布局具有良好的机器人跟踪效果。性价比？非常高。
(3)避障模块。避障模块主要使用红外发射和接收传感器。当红外感应避障模块接近物体时，输出低电平信号。当没有感测到物体时，输出高电平信号。当信号线连接到单片机的控制端口时，控制程序可以起到探测障碍物的作用，机器人行进时可以及时发现障碍物，避免绕路。
(4)驱动模块。跟踪避障机器人要求行走灵活，反应迅速，因此要求驱动电机具有？速度快刹车及时？和其他特征。我们设计制造的机器人采用钟鸣公司的JMP-BE-3508I驱动板模块，输入电压11V至24V，最大输出电流20A，满足快进、刹车和转弯的要求。并且电机转速达到500rpm，堵转扭矩8kg·cm，具有很强的制动功能。用单片机的四个PWM输出信号分别控制四个车轮的转速。然后领养？四驱？、?差速转弯？这样，机器人就可以前进、后退和转弯。
(5)电源模块。寻迹机器人的电源模块主要实现以下三个功能:①稳定输出5V工作电压。所以我们设计制造的电源模块以7805芯片为核心，输入电压截止到5V。(2)提供足够的电流。7805芯片最大输出电流为1.5A，但是寻迹机器人需要较大的电流，所以我们用两个7805芯片分别给控制系统和外部设备供电。③过滤。7805芯片的输入输出端分别并联104贴片电容和10？电解电容，过滤高频和低频信号。
3.软硬件模块开发流程和接口程序
(1)图像处理模块:摄像头实时捕捉图像，将转换后的图像与初始图像进行比较，找出图像中差异的位置，通过TCP传输。
(2)TCP通信模块:视觉系统通过以太网与B&R控制器相连，控制器可作为客户端或服务器实时传输数据；该定义结构用于视觉系统向机器人实时传输姿态和反馈姿态和信号状态数据。
(3)位置转换模块:将视觉系统的位姿转换成机器人的位姿，传输给机器人，控制机器人的操作。
(4)轨迹规划模块:进行轨迹规划和速度规划，选择最优轨迹(直线、圆弧、不规则曲线等。)根据机器人的当前位置和目标位置，然后插补轨迹和速度，调用机器人运动学算法计算轨迹的可靠度，然后将实时插补的位置和速度传输给运动控制模块。
(5)运动控制模块:根据实时插补值，将加速度、加加速度等控制参数组合给驾驶员。
(6)伺服模块:根据控制器发送的数据，结合各种伺服控制参数，驱动电机以最快的响应和速度运行到各个位置。
4.机器人精度标定和视觉软件处理。
4.1精度校准
精度标定包括机器人精度标定和机器人相对于视觉摄像机的位置标定。机器人运动前，需要用激光跟踪仪标定各轴的长度、零点、减速比、耦合比等机械参数，并交给运动学和控制器系统，使机器人按照理论轨迹准确运行。直线到指定点。采用三点法和六点法标定机器人在X、Y、Z方向相对于视觉摄像机的距离，并给出位置变换模块，确定机器人坐标系和摄像机坐标系之间的变换关系。
4.2视觉处理软件
包括固定视觉系统校准模块和移动视觉系统校准模块。将视觉系统安装在固定位置，相当于为机器人建立了一个摄像机用户坐标系。该模块用于计算机器人和固定视觉系统之间的位置和姿态转换关系。安装在机器人末端法兰上的视觉系统的位姿，相当于为机器人建立了一个刀具坐标系，随着机器人的移动实时改变其位置。该模块用于计算机器人和动态视觉系统之间的位姿转换关系。传输机器人、视觉系统和以太网的通信状态和错误状态的实时处理。
4.3人机界面的设计与实现
当机器人出现故障，无法自动移动位置时，如硬件限制或碰撞，可以进入手册页，选择机器人操作，将机器人移动到指定位置。对于新的码垛生产线，需要配置系统参数、位置信息、产品参数和其他必要的信息。码垛数据编辑和创建功能，产品涵盖袋、箱和变量抓取功能。您可以添加产品数量、改变产品方向、修改单步数量、移动产品位置和旋转。在该页面中，每层生成5袋袋装产品，编号范围为1到5。您可以通过调整编号顺序来更改产品的实际码垛顺序。
5.结束语
总之，在机器人设计的过程中，要根据设计的目的进行有针对性的设计，采用上述思维方法，及时解决设计过程中的问题。随着机器智能的普及，毫无疑问，机器人设计在未来会有更广阔的天空。
参考资料:
陈艳张海平。Wincc在打包机人机界面中的设计与应用[J].HMI与工业软件，2012 (3): 70-72。
朱华东，孔亚光。嵌入式人机界面的设计[J].中国航道，2008(11):125-126。
金昌信，李伟。基于Windows CE的车载计算机系统人机界面的实现[J].微机信息，2005(21):132-134。
机器人科技论文第三部分:浅谈igm焊接机器人的故障处理
摘要:机器人技术是集计算机、控制理论、机构学、信息与传感技术、人工智能等学科于一体的高新技术。摘要:介绍了igm焊接机器人的工作原理以及机器人在实际工作中的常见故障，分析了故障产生的原因，并提出了相应的维修方法。
[关键词]igm焊接机器人工作原理故障处理
0的前言
机器人技术是集计算机、控制理论、机构学、信息与传感技术、人工智能等学科于一体的高新技术。这种新技术的介入，对维修技术人员提出了更高的要求。如何保证焊接机器人的可靠性和稳定性，发挥机器人的最大优势，对于机器人的故障维修和设备维护尤为重要。
1 igm焊接机器人的组成及工作原理
1.1 igm焊接机器人的组成
Igm焊接机器人是从事焊接(包括切割和喷涂)的工业机器人，加工精细，动作灵巧，焊接精度高，焊缝成形好。在机械行业得到了广泛的应用。
1.2 igm焊接机器人工作原理
igm焊接机器人内轴控制原理:数字伺服板DSE-IBS处理当前位置标定、位置驱动、速度驱动等信息，处理后的信息馈入伺服驱动器，由伺服驱动器内部的脉宽调制器调制，再放大输出驱动伺服电机。伺服电机运动的同时，编码器同步运行，采集到的位置和角度信息反馈给RDW控制板，RDW板增量计算和数据设置后的位置信息反馈给DSE-IBS板，用于下一周期的计算和处理。重复这个过程，从而实现实时的位置变化过程。
2 igm焊接机器人故障诊断与分析
2.1焊接机器人故障类型
焊接机器人的故障类型可分为软件故障和硬件故障，以及机器软件引起的故障，如系统关机现象；由机器硬件引起的故障，如驱动装置和电气组件模块的故障。故障现象可分为三类:人为故障、自然故障和突发故障。对于维修来说，排除自然故障和突发故障是比较困难的，因为这种维修不仅仅是针对故障单元本身，更是对系统进行改进，这就需要对故障诊断进行仔细的分析、优化和改进，以避免已排除故障的再次发生，使系统更加稳定可靠。
2.2 igm焊接机器人故障检修
2.2.1机器人开机后，示教器无报警信息，但机械手无法正常起弧。首先，检查系统是否送电线和气体。发现送丝系统无法手动送丝，保护气瓶有压力，但焊枪喷嘴处没有保护气体。再次检查机械手的焊接电缆、引弧板和送丝板，未发现故障。这说明机械手功能正常，可能是焊接回路不通畅。焊接电路是否正常可以通过测量焊接电路的阻抗来判断。
回路阻抗的测试步骤:
I接好连接工件的地线，保证地线夹与工件接触部分干净良好；
Ii打开机器人电气柜电源，将福尼斯焊机电源开关转到？我？位置；
从焊接机的二级菜单中选择？r？功能。
四。取下焊枪喷嘴，拧上导电喷嘴，将导电喷嘴贴在工件表面。应该注意的是，在测量期间，接触喷嘴和工件之间的接触应该是干净的。测量时，送丝机和冷却系统不启动；
轻按焊枪开关或点动送丝键。完成了焊接回路的阻抗测量。在测量过程中，右侧显示屏显示？跑？；
vi焊接电路测量后，显示屏显示测量值。实测焊接回路阻抗为18？(正常值是
2 . 2 . 2 IgM IgM机器人的焊接过程，引弧困难，焊接电流极不稳定，经常断弧，反复出现。电弧故障？电弧故障。
我检查接地电缆，测量回路电阻为9.7？，正常
该值开始于
检查焊丝直径(ф1.2)是否与送丝机的标称直径匹配。
三。焊丝材料(G2Si)与焊接方法和焊接基材相匹配。
iv后观察焊枪喷嘴处有大量切屑，手送的焊丝不光滑平整，有少量弯曲和丝损，说明送丝不顺畅。
检测进线电阻。打开送丝锁定杆和压紧杆，用手收回焊丝。发现阻力很大。大多是送丝软管堵塞或者软管与机械手角度过大造成的。
不及物动词检查送丝轮的磨损情况。V型送丝槽不易过深过宽。最好只放一根规格为ф1.2的焊丝。间隙过大会影响送丝和焊接电流的稳定性。拆下送丝轮，发现送丝轮磨损严重，圆度误差大，送丝槽过深。送丝机构一旦失控，就会高速送丝，焊接电源得不到正常的信号反馈(送丝速度的反馈采用光电测速)，无法提供稳定的电流和电压，导致焊接不正常。更换送丝轮和软管，并调整压力。故障解除，焊接正常。
2 . 2 . 3 IgM机器人的归零参数自动丢失。igm机器人下次开机时，调零参数自动丢失，反复丢失调零、输入参数和保存参数。检查RDW板的教学电缆、接口、程序、轴卡、指示灯是否正常。检查备用电池(缓冲电池，用于在关机或意外断电时为系统提供短时供电和存储信息)测量电压值，一个为8.9V，一个为12 V，总电压为21 V，正常值为24V。更换一组电池后，
2.3突发故障的分析和处理
故障是不可预测的，而且是突然发生的。它最常出现在实际工作中。系统故障大多受环境影响，如焊接机器人控制部分电路板故障、稳压电源故障、通讯故障等。，这些都反映在工作中机器人突然报警，无法消除。重启恢复正常，但很快就有报警，导致整个系统不稳定。
为了进一步判断驱动器的质量并缩小故障范围，
检查编码器。RCI系列机器人各轴使用的编码器是绝对编码器。它是一个能传递旋转角度信息的电磁元件。它由两个固定绕组(sin绕组和cos绕组)和一个参考绕组组成。其原理与旋变器基本相似。拔下X12的插头，分别测量11-12、13-5、14-4的端子电阻。都没有电阻，说明编码器不正常。
找到12轴伺服电机，检查编码器插头是否锁紧，盖子是否已拔出，插头连接是否松动。重新插入插头，将其锁定到位，并再次测量端子11-12的电阻至94？，13-5端子电阻为65？，14-4端子电阻为65？，9-10端子电阻为600？，表示各绕组正常。通电后，驱动器可正常开启，故障解除。
3结论
维修工作是一个理论指导实践，实践促进理论的迭代过程。理论与实践的有机结合，将使维修人员对各种故障的判断和处理更加深入和准确。工作中的维修人员必须具备独立思考、分析和判断的能力，操作时注意观察，不要盲目改变焊接机器人、跳线等状态的设置，养成做好工作记录的良好习惯，总结各种故障现象和处理过程，积累故障诊断和维修经验，提高维修水平。
参考
【1】戴光平。焊接机器人的故障诊断与维护技术。重庆:中国嘉陵工业有限公司，2003年。
[2]中国焊接协会成套设备及专业机床分会。焊接机器人实用手册。机械工业出版社，2014。
李德民。焊接机器人的故障维修。长春:常可股份制制造中心，2011。
猜你喜欢:
1.科学论文范文
2.3000字的计算机科学论文
3.800字的数学科技论文
4.自动化科技论文的标题和范文