時間：2023-03-16 15:42:38
導語：在機器人技術論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領您探索更多的創(chuàng)作可能。
過去傳統(tǒng)的控制器在進行工作的時候會遇到很多外界因素或者機器自身的問題的干擾，并且會對工作造成不良影響。但是人工智能技術在這方面的優(yōu)勢則比較明顯。例如，人工智能技術不需要精確的動態(tài)模型，所以，即使模型設置的參數(shù)發(fā)生了變化，也不會對其造成太大的影響，而且其對環(huán)境的要求也不苛刻。所以，人工智能技術在其運行的過程中，可以不受不確定因素的影響，并且可以實現(xiàn)較為精準的自動化控制。
2人工智能技術產(chǎn)生的誤差小
人工智能技術在運行過程中基本不受到來自外界的影響，而且其本身的抗干擾能力就很強，所以，一旦提前對系統(tǒng)設定了參數(shù)，那么在操作過程中就不用擔心參數(shù)發(fā)生變動。這些參數(shù)在整個過程中會保持在一個值域之內(nèi)，所以不需要擔心會有較大的差值，因此其工作效率也比較高。
3人工智能在電氣自動化中的應用
3.1智能控制和保護功能
進行操作控制。在進行操作的過程中，使用人員可以通過鍵盤或鼠標對隔離開關、斷路器等進行現(xiàn)場的或者遠程的控制，對勵磁電流進行精準的調(diào)整。除此之外，還能夠進行帶負荷操作和停機操作，對相關的人員的權限進行限制。對相關數(shù)據(jù)的收集和處理。人工智能技術對所有開關量、模擬量數(shù)據(jù)進行實時的采集，而且根據(jù)先前設計好的要求進行定時批量的存貯以及整理等工作。設置和修改某些參數(shù)，及時地保護軟壓板的退投。對設備的管理。人工智能在對電力系統(tǒng)進行管理的時候，可以對運行日志進行自動保存，并生成報表的存儲或打印、描繪系統(tǒng)運行曲線等。實行有效的監(jiān)控。智能技術能夠?qū)δM量與開關量進行全程同步的監(jiān)測，當檢測過程發(fā)生異常時，則可以選擇多種模式進行報警，同時還可有序地記錄系統(tǒng)里的各項事件、在線分析負序量計算等。對畫面的顯示。人工智能技術可以運用圖像生成軟件進行真實畫面模擬，可以對有關設備和整個系統(tǒng)的工作運行進行模擬，并且最終以畫面的形式顯現(xiàn)到屏幕上。進行故障錄波。智能技術對故障波形的獲取具有良好的功能，在獲取的同時還可以做好相關的記錄，對模擬量故障及時地進行錄波和捕捉相關波形。
3.2智能信息檢索
作為人類智能的模擬理論而產(chǎn)生的新興技術方法，人工智能具有良好的信息檢索功能。其不僅可以對網(wǎng)絡中出現(xiàn)的較為模糊和不確定性的因素進行科學的換算以及推理，還可以根據(jù)信息檢索的結果提出一些切實可行的解決方案。人工智能技術的優(yōu)勢還在于它可以將正確的指令精確無誤的傳達給各種機器，進而機器在接受到指令后能夠進行正確、正常的運轉(zhuǎn)，確保任務的完成。
3.3提高電氣自動化性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量
人工智能系統(tǒng)具有優(yōu)越的條件，其模擬人類智能，并將人工智能技術中的遺傳算法投入到電器產(chǎn)品的應用中。利用人工智能技術，可以將產(chǎn)品的性能優(yōu)化，假如可以科學合理地把人工智能技術運用到電氣自動化的控制中，那么電子自動化性能就會得到顯著的改善，電氣設備的運行效率也會被大大提高，電氣自動化控制的準確性便有所保障。這樣一來，就可以減少在電氣工程自動化中人力資源的使用，勞動成本也可以隨之降低，進而推進電氣工程事業(yè)的發(fā)展。此外，人工智能技術還可以在各種電器產(chǎn)品的會設計中輔助進CAD，使產(chǎn)品的開發(fā)周期得到有效縮短，并且能夠?qū)μ岣逤AD技術的開發(fā)和應用程度有很大的幫助，設計難度也會有所降低，產(chǎn)品的質(zhì)量自然就會提高。
3.4電氣設備優(yōu)化設計
有關電氣設備的優(yōu)化設計工作是比較復雜的，需要結合多方面的理論知識，比如電磁場、電機電器、電路等相關知識，此外還需要豐富的設計經(jīng)驗知識。過去的電氣產(chǎn)品設計效率很低，一般是因為缺乏相關的技術的支持，再加上工作量本身就很大，所以整個設計就顯得比較難，很少有科學合理的設計。但是如今計算機技術發(fā)展迅速，手工設計逐漸被計算機輔助設計（CAD）所代替，產(chǎn)品的開發(fā)周期縮短了，設計人員的設計產(chǎn)品質(zhì)量和設計的效率也提高了，而且設計已經(jīng)越來越趨于智能化和高效化。人工智能技術在電氣產(chǎn)品的優(yōu)化設計應用中，主要有兩種方法，即專家系統(tǒng)和遺傳算法。其中，遺傳算法可以直接操作結構對象，對優(yōu)化和自動獲取搜索空間、自行調(diào)整搜索的方向方面具有指導作用，而且采用先進的計算方法，計算結果很精確，因此在電氣產(chǎn)品的智能化優(yōu)化設計中應用廣泛。而專家系統(tǒng)則不同，它是主要依據(jù)相關領域的一個或是多個專家所提供經(jīng)驗與知識來進行工作的，它是一個對專家的決策過程進行模擬的過程，從而對需要人類專家處理的問題進行處理，這種方式也比較重要。當然，除此兩種方法還有很多其他方法，比如神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊邏輯等。
4結束語
人工智能技術是人類科學技術不斷發(fā)展進步的必然結果，也是工業(yè)發(fā)展過程中，促進工業(yè)自動化科學化發(fā)展的重要推動力量。在人工智能技術的發(fā)展中，科技的發(fā)展和工業(yè)技術的進步會促進人工智能技術的發(fā)展；反之，人工智能技術的進步，可以完成那些人類自身無法辦到、技術條件效果不好的生產(chǎn)技術操作。當前的人工智能主要是計算機技術的發(fā)展結果，隨著計算機技術的飛速發(fā)展，通過對計算機信息特點和操作性能的了解和設計，使計算機操作系統(tǒng)具有更多更先進的人工化反應，并在實際的信息技術處理過程中，通過其系統(tǒng)內(nèi)部的人工化、智能化識別和處理系統(tǒng)，對電氣自動化控制和其他工業(yè)技術領域在運行中的問題進行自主解決。如今，人工智能技術已經(jīng)取得了較大的進步，其研究發(fā)展項目也越來越多，越來越先進，實用性越來越強。人工智能技術已經(jīng)廣泛運用與工業(yè)自動化、過程控制和電子信息處理等先進的技術領域。人工智能技術通過模糊理論算法、遺傳算法和模糊神經(jīng)算法等方式，可以在電氣自動化控制中，采取更靈活多變的控制方式，對電氣自動化設備運行中的不穩(wěn)定因素和動態(tài)變化進行自主的調(diào)整，從而保障其運行的準確和高效，減少出錯率。人工智能技術的運用，可以大大減少在電氣自動化控制等領域的人力成本，并且能夠解決一些工作人員無法有效監(jiān)控和解決的問題，做到及時有效。
2人工智能技術在電氣自動化控制中的應用
2.1人工智能控制實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集及處理功能
在電氣設備的運行過程中，數(shù)據(jù)的采集和處理是了解電氣設備自動化控制情況，發(fā)現(xiàn)運行過程中的問題和提出解決辦法的重要依據(jù)。在傳統(tǒng)的自動化控制中，由于技術水平和實際運行中的動態(tài)變化，數(shù)據(jù)的采集和傳輸無法做到準確和穩(wěn)定，保存數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)丟失的情況。人工智能技術的使用，可以保障電氣自動化運行過程中對動態(tài)信息的及時收集和穩(wěn)定傳輸，對相關數(shù)據(jù)的保存工作也更安全，這就提高了電氣自動化的控制水平，充分保障了電氣運行中的安全性和穩(wěn)定性。
2.2人工智能控制實現(xiàn)了系統(tǒng)運行監(jiān)視機報警功能
電氣自動化控制是用電氣的可編程控制器，控制繼電器，帶動執(zhí)行機構，完成預期設計動作的過程。在此過程中，系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間的運行都要嚴格按照設計模型和函數(shù)計算的基礎上進行，如果系統(tǒng)中的一點出現(xiàn)問題，就會造成整個自動控制系統(tǒng)的故障。在以往的自動化控制系統(tǒng)運行中，對系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間的運行數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，對運行中的特殊情況進行及時的報警處理，幫助自動化系統(tǒng)及時處理可能出現(xiàn)的故障，提醒電氣管理人員加強對電氣系統(tǒng)的管理。
2.3人工智能控制實現(xiàn)了操作控制功能
電氣自動化控制的主要特征之一就是通過計算機的一鍵操作，就可以實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的整體控制，保障電氣自動化運行符合現(xiàn)實的需要。傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)的操作，需要靠人工對系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進行人工操作，從而促進自動化系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)調(diào)和配合，這種方式既降低了自動化運行的效率，也增加了自動化系統(tǒng)的故障發(fā)生頻率。人工智能技術對電氣自動化系統(tǒng)的控制，是通過各種先進的算法，按照電氣自動化的需求，對自動化系統(tǒng)進行自動化和智能化設計，從而實現(xiàn)對電氣自動化控制系統(tǒng)的同時操作，大大提高了自動化控制的效率，減少了單獨指令操作中容易出現(xiàn)的不協(xié)調(diào)情況的發(fā)生。
3人工智能技術在電氣自動化控制中的控制方式
3.1模糊控制
模糊控制以模糊推理和模糊語言變量等為理論基礎，并以專家經(jīng)驗作為模糊控制的規(guī)則。模糊控制就是在被控制的對象的模糊模型的基礎之上，運用模糊控制器，實現(xiàn)對電氣控制系統(tǒng)的控制。在實際控制設計過程中，通過對計算機控制系統(tǒng)的使用，使電氣自動化系統(tǒng)形成具有反饋通道的閉環(huán)結構的數(shù)字控制系統(tǒng)，從而達到對電氣自動化系統(tǒng)的科學控制。
3.2專家控制
專家控制是指在進行電氣自動化控制過程中，利用相關的系統(tǒng)控制理論和控制技術的結合，通過對以往控制經(jīng)驗的模擬和學習，實現(xiàn)電氣自動化控制中智能控制技術的實施。這種控制方式具有很強的靈活性，在實際運行中，面對控制要求和系統(tǒng)運行情況，專家控制可以自覺選取控制率，并通過自我調(diào)整，強化對工作環(huán)境的適應。
3.3網(wǎng)絡神經(jīng)控制
網(wǎng)絡神經(jīng)控制的原理就是基于對人腦神經(jīng)元的活動模擬，以逼近原理為依據(jù)的網(wǎng)絡建模。神經(jīng)控制是有學習能力的，屬于學習控制，對電氣自動化控制中出現(xiàn)的新問題可以及時提出有效的解決辦法，并通過對相關技術問題的分析解決，提高自身的人工智能水平。
4結語
Advances In Climbing and
Walking Robots
Proceedings of 10th International Conference(CLAWAR 2007)
2007，763pp
Hardback
ISBN9789812708151
M.謝等編
機器人學是工程及自然科學中令人神往的領域。機器人學已經(jīng)對許多工業(yè)做出重要貢獻，工業(yè)機器人在諸如組裝、焊接、油漆及材料處理之類的任務中廣泛應用。與些同時，我們又目睹了特殊機器人的出現(xiàn)，它們在非工業(yè)環(huán)境中執(zhí)行有價值的任務，這些任務包括搜索與救援、掃雷、監(jiān)測、探險及安全保衛(wèi)。此外，對在民用及專業(yè)服務部門中機器人的技術研究及發(fā)展工作正在進行。類似攀登與行走機器人這類用于在非結構性環(huán)境中執(zhí)行任務的移動機器人的興起，進一步加劇了機器人學研究必須面對的挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)不僅包括了涉及標準化在內(nèi)的技術與工程方面，而且也包括了社會、經(jīng)濟與倫理方面。CLAWAR2007于2007年7月16－18日在新加坡舉行，該系列國際會議自1998年起每年舉行，這次是第10屆?？偣灿衼碜晕宕笾?2個國家的作者在CLAWAR2007上做介紹，這本會議錄報道了攀登及行走機器人的最新研發(fā)振奮人心的應用及挑戰(zhàn)。
本書匯集的論文共分成了5個部分。1.全體會議介紹，5篇論文；2.攀登機器人進展，26篇論文；3.行走機器人進展，24篇論文；4.似人足球機器人進展，5篇論文；5.支持技術，27篇論文。部分論文標題為：1.救援機器人滑動插座移動模塊；2.有攀登腿的帶輪子爬墻機器人；3.用于快速四腳移動的進化神經(jīng)網(wǎng)絡；4.繩索攀登機器人的設計與構造；5.用于長焊接線檢驗的攀登機器人開發(fā)；6.關于利用陀螺效應二足移動的提議；7.新型腿－輪行走機器人的設計與問題；8.利用滯后算法的似人機器人RH1的腳規(guī)劃運動；9.局部模塊化行走機器人的運動模擬；10.行走雙腳機器人基于觀測器的控制：穩(wěn)定性分析；11.三維雙腳機器人無驅(qū)動動態(tài)行走研究；12.ROTOPOD：一種新穎的有效帶腿移動；13.似人足球機器人的分布式嵌入控制系統(tǒng)結構；14.快速行走擬人足球機器人的最佳性能：實證研究；15.雙臂系統(tǒng)并行規(guī)劃算法；16.利用平均移位算法的全局定域化問題方法；17.MCA2機器人控制應用的可擴展模塊化框架；18.靈活連接機械手的基于隱藏馬爾可失模型的模糊控制器。
本書可供從事機器人研究與開發(fā)的研究人員、工程師閱讀借鑒。
胡光華，
高級軟件工程師
(原中國科學院物理學研究所)
關鍵詞：移動機器人 未知環(huán)境 路徑規(guī)劃 矢量場
0 引言
當前移動機器人在生產(chǎn)車間、搶險救災、資源勘探、醫(yī)療服務等領域得到了廣泛應用，在諸多機器人技術當中，路徑規(guī)劃技術是移動機器人成功走向應用的關鍵技術，因此該項技術的研究得到了廣泛關注。所謂路徑規(guī)劃就是指移動機器人按照某一性能指標（如距離、時間、能量等）搜索一條從起始狀態(tài)到目標狀態(tài)的最優(yōu)或次優(yōu)路徑[1]。
為了解決該問題，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)涌現(xiàn)出了許多有效的求解方法[2]，諸如可視圖法[3][4]、人工勢場法[5]、自由空間法[6]、遺傳算法[7]等。但是已有算法不同程度都存在一定的局限性，諸如環(huán)境依賴性強、算法復雜、效率不高等，尤其對復雜未知工作環(huán)境，有些路徑規(guī)劃算法甚至無法求解，因此本論文提出了矢量場法用于移動機器人的路徑規(guī)劃，該方法對環(huán)境依賴程度低，能夠有效的進行復雜未知環(huán)境下的路徑規(guī)劃，并且程序易于實現(xiàn)。
1 矢量場法簡介
矢量場法嚴格意義上說是一種人工勢場法的變異，傳統(tǒng)人工勢場法利用障礙物和目標產(chǎn)生勢能，給機器人進行導航，主要應用在全局環(huán)境已知的情況下進行路徑規(guī)劃，而矢量場法則是利用機器人自身傳感器測出障礙物的距離以及目標距離，繼而產(chǎn)生虛擬勢能進行導航，因此可以用于復雜未知環(huán)境的路徑規(guī)劃。
本文以載有五個測距傳感器并以45度夾角布置的移動機器人為例介紹該方法。為了便于闡述，將機器人近似成一質(zhì)點，如圖1-1中心黑點所示。移動機器人使用該法進行路徑規(guī)劃時，首先通過測距傳感器獲取周圍障礙物的距離值，再將這些距離值轉(zhuǎn)化成對應的排斥力，其大小為關于距離值的函數(shù)。移動機器人運動的目標位置產(chǎn)生一個吸引力，最終這些力的合力方向形成移動機器人的運動方向。
圖1-1為某時刻移動機器人在某點處測距傳感器測得周圍障礙物的信息，障礙物的位置向量使用灰色實線標出，而其表現(xiàn)出的斥力用黑色虛線表示，最終這些虛擬斥力合成合斥力Fobs，圖中用點線標注。
矢量場生成的力是關于距離的函數(shù)，障礙物離機器人越遠，相應產(chǎn)生的虛擬力也就越小，其對機器人移動方向的影響也就越小，生成的斥力可由下列公式求得。
最終的合力是由合斥力和引力合成，該合力可以通過公式1-2求出，此時合力的方向便是當時機器人航向。
2 實驗
為了驗證算法的可行性，借助Matlab對矢量場法用于移動機器人路徑規(guī)劃進行仿真。實驗中使用的地圖為大小4000×4000的柵格地圖，每柵格尺寸對應1mm，搭建好的地圖如圖2-1所示，地圖布局模擬了實際辦公室一角布局，對于移動機器人該地圖信息是未知的。
根據(jù)地圖信息，確定起始坐標和目標坐標分別為（-640，-1600）和（-680，1600），同時設定測距傳感器最大測距范圍為500mm，斥力和引力的權值w和w根據(jù)情況，初定為w=1、w=5進行實驗，實驗進行過程中根據(jù)權值w和w的不同，進行多組實驗，尋找最優(yōu)權值。最終經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)當w=1、w=3時，此時移動機器人在地圖中路徑規(guī)劃效果最好。圖2-2即為此時機器人運行的軌跡，圖中連續(xù)線條為機器人運動路徑，周圍不規(guī)則的圈為測距傳感器測得的周圍障礙物情況。通過仿真，可以看出移動機器人利用矢量場法在未知復雜環(huán)境下能夠進行有效的路徑規(guī)劃，同時合適的引斥力權值則能夠進一步優(yōu)化路徑。
3 結論
論文對未知工作環(huán)境移動機器人路徑規(guī)劃問題進行了研究，鑒于已有算法在未知復雜環(huán)境中的一些局限性，提出了利用矢量場法進行路徑的實時規(guī)劃，該方法對環(huán)境依賴程度低，算法簡單，程序易于實現(xiàn)，仿真實驗結果驗證了移動機器人利用矢量場法在未知復雜環(huán)境下進行路徑規(guī)劃的可行性，并且表明合適的引斥力權值能夠進一步優(yōu)化規(guī)劃路徑。
參考文獻：
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[2]康亮.自主移動機器人運動規(guī)劃若干算法的研究[D].南京：南京理工大學，2009.
[3]李大東，孫秀霞，彭建亮，孫彪.基于可視圖法的改進Dijkstra算法[J].電光與控制，2010，17（3）：40-43.
[4]李勁松，顏國正，呂恬生，宋立博.一種移動機器人全局路徑規(guī)劃新方法[J].機械設計與研究，2009，25（3）：30-32.
[5]張建英，趙志萍，劉暾.基于人工勢場法的機器人路徑規(guī)劃[J].哈爾濱工業(yè)大學學報，2006（8）：1306-1309.
[6]朱明華，王霄，蔡蘭.機器人路徑規(guī)劃方法的研究進展與趨勢[J].機床與液壓，2006（3）：5-8.
關鍵詞：仿人 機械手 單片機STC15F204EA 驅(qū)動器 步進電機
中圖分類號： TP241 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2015）04（a）-0000-00
中國在《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》中，把“服務機器人”研發(fā)作為重點項目。機械手是“服務機器人”的關鍵部位，在各種護理機器人、陪護機器人、中醫(yī)按摩機器人中，機械手是機器人完成“服務”任務必不可缺的一部分。設計并制造具有感知能力的擬人化機器手，并對擬人機械手的材質(zhì)、機械結構、控制技術進行了深入的調(diào)查研究。將微小型步進電機和齒輪減速器引入擬人化靈巧機械手設計結構中，實現(xiàn)機械手的大扭矩抓取和擬人化；機械手裝有位置、力、力矩等多種傳感器，可實現(xiàn)機械手認知能力，且所有部件均集成在手指和手掌內(nèi)。開發(fā)具有認知能力的擬人化靈巧機械手集機、電、計算機軟硬件、信號源處理于一體。有5個相同結構的模塊化手指，具有擬人化手形外觀及認知抓取能力。通過對擬人化靈巧機械手的研究，帶動更多前沿學科與機器人技術的交叉和融合，促進我國“機器人”的進一步發(fā)展，提高其技術水平和國際競爭力。
1 仿人機械手工作機理分析
仿人機械手主要由手掌、手指機構、拇指機構和所有的手指驅(qū)動機構組成。手掌內(nèi)放的驅(qū)動直流小電機，節(jié)約了手的空間，縮小了體積；手指機構包括小指、無名指、中指和食指，它們都由相同的構件組成，包括兩個關節(jié)前指和后指，前指和后指使用螺釘連接，可以減小手指的大小。各指之間使用軸連接，用軸套保持之間的距離，防止發(fā)生碰撞。拇指機構是單獨的零件體，單獨與四指機構用連桿連接，減小了機構的復雜性，有利于優(yōu)化機構。傳動機構包括電機軸齒輪、減速齒輪、驅(qū)動手指機構的半齒和帶動拇指的連桿組成。仿人機械手運動的過程是以手掌為基座，電機固定在手掌內(nèi)，帶動齒輪實現(xiàn)各級減速，半齒連接在四指上，當半齒轉(zhuǎn)動時帶動四指張合，四指和拇指是由連桿連接，所以四指動的時候拇指也隨之而動，且與四指相反，從而最終實現(xiàn)物體抓握。
2仿人機械手控制系統(tǒng)硬件設計
2.1控制系統(tǒng)硬件結構設計
圖3-1仿人機械手控制系統(tǒng)結構框圖
如圖3-1所示為基于單片機系統(tǒng)設計的仿人機械手控制系統(tǒng)的結構框圖。其工作方式如下：
其中MCU為單片機處理器，信號采集模塊包括位置傳感器模塊和力矩傳感器模塊。這兩個傳感器模塊的主要功能是檢測對被抓物體的夾緊力地大小，同時生成模擬量的電信號，然后再通過單片機內(nèi)部自帶有的A/D轉(zhuǎn)換芯片將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，單片機將得到的數(shù)字信息存儲起來，等到要處理的時候進行處理。
當單片機根據(jù)采集到的夾緊力對應的電壓信號來算得手指的運動的位移，向外部驅(qū)動電路發(fā)送不同的位移信息。外部的電機驅(qū)動器將接收到的數(shù)字信息進行處理，最后進行對電機運行的控制。
2.2控制器芯片的選擇
在設計控制系統(tǒng)的過程中，對控制芯片的選擇至關重要，從系統(tǒng)的穩(wěn)定性，性能和價格等方面考慮選擇STC15F204EA單片機。
STC15F204EA系列單片機是STC公司生產(chǎn)的單時鐘機器周期的單片機，是高速、高可靠、低功耗、抗干擾的新一代8051單片機，可設置5MHZ-35MHZ寬范圍頻率，可徹底省掉外部昂貴的晶振，自帶8路高速A/D轉(zhuǎn)換功能，無需在系統(tǒng)再搭建模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
2.3電機驅(qū)動模塊的設計
2.3.1驅(qū)動芯片的選擇
L293是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、小電流電機驅(qū)動芯片。該芯片采用16腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達36V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達2A，持續(xù)工作電流為1A。內(nèi)含兩個高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機和繼電器線圈等感性負載；該芯片可以驅(qū)動兩臺直流電機。引腳P1用于M1電機PWM輸入控制，引腳P2用于M2電機PWM輸入控制。
2.3.2單片機與驅(qū)動器之間的接線與參數(shù)設置
本文所采用的單片機STC15F204EA可以控制驅(qū)動器L293驅(qū)動兩臺微電機。分別是M1和M2。引腳P1、P2可用于接收單片機輸出的PWM脈寬調(diào)制信號以實現(xiàn)對電機進行調(diào)速控制。實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)是通過D1和D2兩個端口控制的，輸入信號端D1接高電平，電機M1正轉(zhuǎn)，如果接低電平，電機就反轉(zhuǎn)?？刂屏硪慌_電機是同樣的方式，驅(qū)動器L293輸入信號端D2接高電平，電機M2正轉(zhuǎn)，反之則反轉(zhuǎn)，PWM信號端P1控制電機M1速度，PWM信號端P2控制電機M2速度。下圖3-2為仿人機械手控制系統(tǒng)接線原理圖，詳細地繪制了單片機控制驅(qū)動器并連接兩臺電動機的工作過程。
圖3-2 控制系統(tǒng)接線原理圖
3控制系統(tǒng)軟件設計
本控制系統(tǒng)所采用STC15F204EA單片機對應晶振為12MHZ，利用定時器控制產(chǎn)生占空比可變的PWM脈沖信號。PWM輸出范圍為0% -100%，PWM的周期1ms，頻率1KHZ，且輸出低電平有效。
如下是控制機器人左右機械手運動的兩臺直流電機PWM調(diào)速的部分程序
#include；
Sbit KEY_M1_SW =P1^0//M1：啟動或停止；
Sbit KEY_M1_DR =P1^1//M1：正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)；
Sbit KEY_M1_ADD =P1^2；//M1：PWM加一；
Sbit KEY_M1_SUB =P1^3；//M1：PWM減一；
Sbit KEY_M2_SW =P1^4；//M2：啟動或停止；
Sbit KEY_M2_DR =P1^5；//M2：正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)；
Sbit KEY_M2_ADD =P1^6；//M2： PWM加一；
Sbit KEY_M2_SUB =P1^7；//M2： PWM減一；
//輸出控制引腳；
Sbit PWM1_OUT=P3^0； //M1：PWM的輸出腳；
sbit MOTOR1_DR=P3^1；//M1：電機轉(zhuǎn)向控制；
sbit PWM2_OUT=P3^2；//M2：PWM的輸出腳；
sbit MOTOR2_DR=P3^3；//M2：電機轉(zhuǎn)向控制；
sbit BEEP=P3^7；//蜂鳴器；
//電機的占空比；
Unsigned char PWM1_value=50；//賦初值 50%；
Unsigned char PWM2_value=50；//賦初值 50%；
主程序
Void main（void）
{
PWM_INIT（）：//PWM初始化
While（1）
{
KEY_SCAN（）：//按鍵掃描
}
}
4結論
本文設計了一種仿人機械手運動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用了仿人機械手結構簡單、體積小、重量輕，拆卸方便，各手指間都可安裝傳感器的優(yōu)點，能使控制更加靈活，安全性增強，滿足了仿人機械手對控制系統(tǒng)的要求。以STC15F204EA單片機為控制核心，通過與位移及力矩采集模塊之間的通信，實現(xiàn)了信息的良好通訊。通過驅(qū)動芯片L293驅(qū)動步進電機運轉(zhuǎn)實現(xiàn)對機械手抓握物體的良好控制。
參考文獻
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項目名稱：多機器人立體反恐救災系統(tǒng)關鍵技術研究
研究單位：北京航空航天大學
課題負責人：劉榮
項目背景
大廈、會議場館、體育館、劇場、機場和客機等封閉場所由于其內(nèi)部環(huán)境復雜、可視空間有限、隱藏躲避方便等原因，是目前反恐救災中作業(yè)難度較大的地方。
針對這類封閉環(huán)境內(nèi)的反恐救災作業(yè)要求，北京航空航天大學機器人研究所所長劉榮教授所在的項目組，提出了多機器人立體化反恐救災系統(tǒng)的概念，并于2008年由北京市自然科學基金資助立項開始研究。
劉榮介紹，目前的機器人，包括爬壁機器人、地面移動機器人、空中飛行機器人等研制的關鍵，是其指揮控制問題。
為此，項目對多機器人立體化反恐救災系統(tǒng)中的關鍵技術問題進行了深入研究，并研制了壁面爬行、地面移動、空中飛行小型機器人樣機，以及多機器人指揮中心。
據(jù)了解，爬壁機器人采用風機負壓吸附原理，帶中間關節(jié)的雙體可變形設計，可以實現(xiàn)地面到墻面以及不同墻面間的面面轉(zhuǎn)換，也能實現(xiàn)機器人跨越墻面窗框、縫隙等越障。該機器人能在多種材質(zhì)的壁面上移動，并通過搭載的攝像頭透過玻璃窗實現(xiàn)偵察功能。
研究成果
項目組研制的地面移動機器人有兩種，一種是采用可變形履帶的地面?zhèn)刹鞕C器人，主履帶驅(qū)動機器人在地面行進和轉(zhuǎn)彎，前部的副履帶可整體轉(zhuǎn)動，通過其支撐可輔助機器人跨越較高的障礙。該機器人除了能在一般樓道快速移動外，還能實現(xiàn)上下樓梯及乘坐電梯，攜帶攝像頭還可完成攝像偵察任務。另一種是可拋擲式球形偵察機器人，它作為地面?zhèn)刹鞕C器人的補充，能通過拋擲快速到達某些難以進入的樓層、房間、封閉院落等。
空中飛行機器人采用了四旋翼十字布局的直升機方案，通過姿態(tài)穩(wěn)定控制，實現(xiàn)了空中平穩(wěn)飛行和懸停，依靠搭載在飛行器上的攝像頭能對周圍環(huán)境實施偵察。
多機器人指揮中心由無線視頻接收器、視頻監(jiān)控服務器、顯示大屏幕和語音通訊裝置組成。各個機器人上攝像頭拍攝的畫面通過無線傳輸可以實時顯示在指揮中心屏幕上，供指揮人員研判和決策，并可以通過語音通訊設備指揮各個機器人操作人員執(zhí)行相應的操作。
“在北京市自然科學基金的資助下，項目組共發(fā)表研究論文6篇，其中EI檢索4篇；獲得專利4項；培養(yǎng)了研究生5人?！眲s介紹，項目成果已于2011年12月22日通過了北京市自然科學基金委員會辦公室組織的專家驗收。
“項目的有關成果將對首都經(jīng)濟建設和社會發(fā)展具有促進作用?！睂＜以隍炇諘r表示。
社會效益
[關鍵詞]平衡機器人 系統(tǒng)控制界面設計
中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）18-0018-03
正文：
平衡康復機器人融合了機器人技術、康復醫(yī)療理論，人體平衡理論，壓力傳感器技術，計算機技術等，是國內(nèi)外研究的熱點。平衡康復機器人通過分析作用于壓力板的足底壓力數(shù)據(jù)準確地測量平衡能力，通過壓力板的生物反饋訓練來訓練平衡能力以達到康復治療的效果。平衡康復機器人是平衡能力患者的一大福音，是醫(yī)療人員的得力助手，有著廣闊的前景和需求。
1.研究現(xiàn)狀
1.1 國外研究現(xiàn)狀
國外康復機器人起步早，投入資金充足，目前已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)鏈，歐洲早在2000年就取得了康復訓練器的進展。
現(xiàn)在國外市面上已經(jīng)有著幾款不俗的平衡康復機器人可供選購，下面就對他們進行介紹：
①意大利Tecnobody公司研發(fā)的Tecnobody PK254P：
Tecnobody PK254P是一款集平衡測試盒平衡訓練于一體的康復機器人。Tecnobody PK254P提供了不同姿勢下的平衡測量和平衡訓練，主要分為動態(tài)測量和測試、靜態(tài)平衡和測試、軸向平衡和測試、坐姿下測量和測試。其控制系統(tǒng)軟件也圍繞著其功能有評估、訓練和反饋幾大模塊，軟件還提供了病人資料管理以供數(shù)據(jù)的存儲和讀取。機器人主要是用于評定/訓練受試者運動控制能力、平衡能力（含軀干平衡能力），提高本體感覺功能。當患者與斜板進行相互運動的時候，平板上獲得的數(shù)據(jù)是根據(jù)每個單一運動轉(zhuǎn)化為電脈沖而得到，并且把所得數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)诫娔X。軟件將對這些電脈沖進行詳細分析，之后便在電腦控制端將顯示出一個描跡，這與斜板上的成角運動或在其上施加的力是一致的。
②德國的Zebris公司研制的平衡訓練器POSTUROMED（如圖1）：
POSTUROMED是一種神經(jīng)矯形治療裝置。是利用其不穩(wěn)定性和可調(diào)節(jié)性，用以治療和訓練病理性身體姿勢改變的設備，尤其是側重對身體承重關節(jié)的功能性不穩(wěn)定的訓練。POSTUROMED可應用于神經(jīng)康復，疼痛的治療，平衡能力及感覺運動的訓練，達到以下目的：（1）身體承重關節(jié)的功能穩(wěn)定性。（2）部分的疼痛治療，尤其是影響到運動系統(tǒng)的慢性背部和姿勢性的疼痛。（3）預防性的協(xié)調(diào)功能訓練。
系統(tǒng)通過交互式訓練與姿勢本體感覺的治療緊密結合在一起，有嚴格的姿勢訓練原則。通過從簡單到復雜的七個治療與階段，使治療效果達到最大化?？梢哉{(diào)節(jié)的不穩(wěn)定表面治療對于治療病理性的姿勢反應度和關節(jié)活動功能的不穩(wěn)定性有著良好的效果。
1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
近幾年國內(nèi)的一些大學也開始相關研發(fā)然而國內(nèi)研究還與國外有著較大差距，尚沒有類似國外biodex balance_sd集平衡測試、平衡訓練與一體的，人機交互較好的平衡康復機器人的出現(xiàn)，在平衡測試和訓練的理論研究方面也略顯不足，國內(nèi)大多還停留在針對國外現(xiàn)有平衡測試儀信度和效度的研究上，在平衡測試方法上也沒有形成統(tǒng)一的平衡測試標準。
①Sway 機器人
Sway 機器人是哈爾濱工程大學制作的雙輪移動機器人的實物，如圖2所示：Sway 機器人由上位機和機器人車體兩個主要部分構成，兩者是分開的，通過無線通訊交換數(shù)據(jù)。
機器人的車體系統(tǒng)構成如圖2所示：該機器人采用Cygnal公司推出的C8051F005單片機作為人機交互上位機的控制核心。車體的傾斜角度檢測儀采用AD公司推出的雙軸加速度傳感器ADXL202以及反射式的紅外線距離傳感器。利用PWM技術控制兩臺直流電機的轉(zhuǎn)速。上位機與機器人之間的數(shù)據(jù)通信采用迅通生產(chǎn)的PTR2000超小型、超低功耗高速無線收發(fā)數(shù)傳MODEM。人機交互界面則采用240×128圖形液晶點陣、方向搖桿及按鍵?；谶@些完備而又可靠的硬件設計，此機器人也使用了一套獨特的軟件算法，實現(xiàn)了Sway的平衡控制與數(shù)據(jù)交換功能，如圖3所示。
1.3 目前的發(fā)展現(xiàn)狀總結
平衡機器人的研究經(jīng)歷了二十多年的不斷發(fā)展，不僅結構、形式與功能上有很大改善，訓練方法也隨著社會的進步逐步增多。作為幫助人訓練平衡能力的機器，機械結構的合理性，智能控制的有效性，系統(tǒng)設計的復雜性，人機交互的輔等等決定了它的研究還有待提高。當前，國外人體平衡功能測試評估和訓練系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過多年的發(fā)展，但其操作復雜，價格高昂；國內(nèi)對平衡機器人的研究水平還仍然處于初級階段，雖然也出現(xiàn)了不少研究成果，但還未生產(chǎn)出真正投入使用的產(chǎn)品，研究方面還存在著以下問題：
（1）康復訓練較為被動，模式單調(diào)枯燥。
（2）測試、訓練模式單一，過分依賴醫(yī)師。
（3）缺乏康復理論的指導。
而我國的平衡康復機器人較國外還有一定的差距，雖然已經(jīng)有相當一部分國產(chǎn)康復機器人投入市場且性價比較高，但是在功能和結構上還有如下缺陷：
（1）平衡訓練模塊薄弱
（2）動態(tài)平衡功能不足
2.平衡訓練系統(tǒng)設計的基本原則
（1）安全性原則：因為患者進行平衡訓練時要站在平衡訓練系統(tǒng)測試平臺上，所以必須優(yōu)先考慮在使用時患者是否康復訓練機器人產(chǎn)生干涉，平衡訓練系統(tǒng)本身不會對患者造成傷害，并且保證患者在運動中不會因為站立不穩(wěn)跌倒而受到傷害。
（2）有效性原則：這里所指的有效性是指平衡測試評估和訓練系統(tǒng)能夠完成規(guī)定的動作，如按照一定軌跡進行運動，從而帶動患者進行有效的平衡訓練，同時，在檢測患者的平衡能力時，儀器受系統(tǒng)誤差和隨機誤差的影響較小，從而有效的測得所需的數(shù)據(jù)。這也是對平衡訓練機器人的基本要求。
（3）經(jīng)濟性原則：所設計的平衡功能測試評估和訓練系統(tǒng)能否廣泛的推廣很大程度上取決于下平衡功能測試評估和訓練系統(tǒng)是否有較為適合的經(jīng)濟成本。目前很多國外生產(chǎn)的平衡功能測試評估和訓練系統(tǒng)由于造價成本過高導致其應用范圍只局限于大型的醫(yī)療機構，而限制了平衡訓練系統(tǒng)在國內(nèi)的進一步推廣。因而從降低成本的角度上來說，設計該平衡訓練系統(tǒng)時，在保證有效性的基礎上，應該盡可能的簡化機構，并且使用合適的材料。
（4）創(chuàng)造性原則：創(chuàng)造是人類的本領。人類如果不發(fā)揮自己的創(chuàng)造性，生產(chǎn)就不能發(fā)展，科技就不會進步，也就沒有人類的今天。設計只有作為一種創(chuàng)造性活動才具有強大的生命力。因循守舊，不敢創(chuàng)新，只能永遠落在別人后面。特別是在當今世界科技飛速發(fā)展的情況下，在機械設計中貫徹創(chuàng)造性原則尤為重要。
（5）以市場需求為導向的原則：機械設計作為一種生產(chǎn)活動，與市場是緊密聯(lián)系在一起的。從確定設計課題，使用要求，技術指標，設計與制造工期到拿出總體方案，進行可行性論證，綜合效用分析（著眼于實際使用效果的綜合分析），盈虧分析直至具體設計，試制，鑒定，產(chǎn)品投放市場后的信息反饋等都是緊緊圍繞市場需求來運作的。設計人員要時時刻刻想著如何設計才能使產(chǎn)品具有競爭力，能夠占領市場，受到用戶青睞。
（6）標準化、系列化、通用化原則：標準化，系列化，通用化簡稱為“三化”?！叭笔俏覈F(xiàn)行的一項很重要的技術政策，在機械設計中要認真貫徹執(zhí)行。標準化是指將產(chǎn)品（特別是零部件）的質(zhì)量，規(guī)格，性能，結構等方面的技術指標加以統(tǒng)一規(guī)定并作為標準來執(zhí)行。貫徹“三化”的好處主要是：減輕了設計開發(fā)的工作量，提高了設計質(zhì)量，同時也縮短生產(chǎn)周期；減少了刀具和量具的規(guī)格，更有利于設計與制造，也降低了生產(chǎn)成本；便于組織標準件的規(guī)模化，專門化，易于保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約材料，降低成本；提高互換性，便于維修；便于國家的宏觀管理與調(diào)控以及內(nèi)，外貿(mào)易；便于評價產(chǎn)品質(zhì)量，解決經(jīng)濟糾紛。
（7）整體優(yōu)化原則：設計要貫徹“系統(tǒng)化”和優(yōu)化的思想。性能最好的機器其內(nèi)部零件不一定是最好的；性能最好的機器也不一定是效益最好的機器；只要是有利于整體優(yōu)化，機械部件也可以考慮用電子或其他元器件替代?？傊O計人員要將設計方案放在大系統(tǒng)中去考慮，尋求最優(yōu)，要從經(jīng)濟，技術，社會效益等各方面去分析，計算，權衡利弊，盡量使設計效果達到最佳。
（8）人機工程原則：機器是為人服務的，但也是需要人去操作使用的。如何使機器適應人的操作要求，人機合一后，投入產(chǎn)出比率高，整體效果最好，這是擺在設計人員面前的一個課題。好的設計一定要符合人機工程學原理。
3.機器人控制系統(tǒng)方案設計
3.1 平衡機器人的工作原理
該傳動系統(tǒng)主要是由電機，鏈傳動系統(tǒng)，絲桿螺母副，彈簧及彈簧導向管組成的，如圖4所示。根據(jù)傳動系統(tǒng)圖容易看出，該機構由電動機帶動與電機軸相連的鏈輪轉(zhuǎn)動，通過鏈條將電機的轉(zhuǎn)動傳遞到三根不同直徑的螺母絲桿運動副上，由于三根絲桿的直徑不相同，造成了絲桿的軸向運動距離不同，進而實現(xiàn)了不同方向上的傾斜運動，通過彈簧導向管實現(xiàn)變阻尼的傾斜運動。絲桿盤上均勻分布有8根彈簧導管，彈簧將絲桿板與訓練板連接在一起，從而將絲桿板兩個方向上的傾斜運動轉(zhuǎn)移到訓練板，拉動訓練板兩個方向上的運動。
4.機器人控制系統(tǒng)總體方案---基于labview的控制軟件設計
Labview擁有強大的界面控制編程功能。平衡機器人需要進行的一系列訓練與測試，都可以用Labview軟件進行仿真設計，為使用者提供簡約易懂的畫面指導，使機器人在操作上和心理上都更易讓人接受。
4.1 平衡系統(tǒng)人機界面設計
根據(jù)平衡機器人的功能要求以及平衡問題出現(xiàn)的不同原因，人機界面進行編程設計時，需實現(xiàn)多種模式要求，如圖5所示。
（1）迷宮控制
迷宮控制訓練模式能夠讓病患在靜態(tài)環(huán)境和動態(tài)環(huán)境迷宮中隨著一可重復生成的型態(tài)移動，如圖6所示?；菊{(diào)節(jié)模式與穩(wěn)定度極限相似。使用者可根據(jù)自身的情況，隨意調(diào)整迷宮等級以創(chuàng)造簡單或復雜的環(huán)境來操縱。由靜態(tài)模式改變至動態(tài)模式會加速其康復進程。打分是以百分比為基礎且等于所有擊中目標數(shù)/總的設定目標數(shù)。
（7）隨機控制
為了加強病患的運動神經(jīng)控制與內(nèi)耳前庭的訓練，平衡機器人需要設置隨機控制訓練，如圖7所示。這種訓練在靜態(tài)模式和動態(tài)模式下都可以進行。在靜態(tài)模式中，病患可在其傾斜蓋運動，移動光標讓其始終保持在移動目標中。在動態(tài)模式中，病患必須同時使用臀部、膝蓋與腳踝以在隨機移動目標內(nèi)操縱平臺光標。
（8）測試模式
為了可讓醫(yī)療人員量化病患在一靜態(tài)或者不穩(wěn)定的表面維持動態(tài)單向或雙向姿勢穩(wěn)定度，以此來評估病患之神經(jīng)肌控制，所以平衡機器人需要讓病患進行平衡系統(tǒng)測試，如圖8所示。
靜態(tài)測試是用來測病患的重力中心的角度偏離能力。身體重量會在靜態(tài)量測中發(fā)揮作用。人之重力中心大約為其體重的55%。當選擇靜態(tài)模式時，軟件會提示選擇您的重量，根據(jù)使用者所選的重量可提供一個適當?shù)撵o態(tài)量測刻度。此模式測試用于移動障礙之基線測試，用在內(nèi)耳前庭失常和整形外科病患都是理想的情況。若靜態(tài)測試分數(shù)良好，患者可進步至動態(tài)測試與訓練。
在動態(tài)測試模式中，病患的能力檢測可從控制該平臺角度的課程量化為鎖住位置的變化來反應，也可計算為隨著時間偏斜的程度。較大之變化程度意味著比較遲緩的神經(jīng)肌反應。進一步神經(jīng)肌活力狀態(tài)可以從前/后與中間/側向平臺傾斜量化而獲得。預期數(shù)值與比較報告可用于繪制病患表現(xiàn)之圖表，雙向比較可快速地將每一下肢間的不同做出比較。
同樣根據(jù)平衡問題出現(xiàn)的幾個因素的不同，需要進行的平衡測試有姿勢穩(wěn)定度，穩(wěn)定度極限，運動員單腳與跌倒風險四個模式。運動員單腳與跌倒風險的測試結果都可與基準數(shù)據(jù)做比較。姿勢穩(wěn)定度與穩(wěn)定度極限測試可在不同困難程度下得到。雙向報告（以一腳站立之姿勢穩(wěn)定度表現(xiàn)與另一只腳站立之比較）可在姿勢穩(wěn)定度測試下的更多選擇中得到。
5.結論
本文旨在設計一款能夠進行訓練與測試的平衡機器人，并實現(xiàn)對它的系統(tǒng)控制研究。在對國內(nèi)外平衡機器人發(fā)展現(xiàn)狀研究的基礎上，結合目前平衡的一些原理及訓練方法，提出了平衡機器人，并闡述了其控制系統(tǒng)設計的全過程。主要完成的內(nèi)容如下：
（1）從力學角度和生理角度分析了平衡對于人體的重要性以及一些影響平衡能力的因素。分析比較了觀察法、量表評定法以及平衡儀評定法，最終選擇了平衡儀評定法來支持平衡機器人的評定。接著從安全性、經(jīng)濟性、有效性、創(chuàng)造性、整體性等方面強調(diào)了平衡訓練系統(tǒng)設計時要遵循的一些基本原則，最后比較了傳統(tǒng)靜態(tài)平衡訓練法、Bobath平衡訓練法以及平衡儀訓練法的優(yōu)缺點及適用范圍，最終選擇平衡儀訓練法作為平衡機器人的訓練方案。
（2）平衡機器人控制方案的設計。從保持穩(wěn)定性、實現(xiàn)不同的平衡訓練模式、保持安全性、心理上易于接受四個方面提出了對平衡機器人的設計要求。明確了平衡機器人需要實現(xiàn)的一些功能，完成了機器人的建模，并介紹了平衡機器人的工作原理方式。對MATLAB、C#以及LabVIEW這些可以進行界面控制的軟件進行了分析，比較了它們的優(yōu)缺點，最終選擇LabVIEW作為的界面編程軟件。
（3）根據(jù)平衡機器人需要進行的訓練及測試任務，利用LabVIEW對它的人機互動界面進行了編程設計與仿真分析，實現(xiàn)了對機器人界面的控制。并對幾種訓練及測試模式作出了詳細的分析說明，讓患者根據(jù)自身狀況選擇合適的康復訓練。
參考文獻
【關鍵詞】機器人；準確制孔；技術研究
都知道在機器人實施制造的過程中，裝配連接的效果會間接影響機器人的使用年限，但在機器人使用全部事故總數(shù)中，結構性的破壞事故通常占所有事故的 22%～23%。有關數(shù)據(jù)顯示，機器人機體磨損失效的70%在結構關聯(lián)部位，而且其中 90%的磨損開裂出現(xiàn)在連接孔部位。而且，機載成品體系在產(chǎn)生事故之后可以用新產(chǎn)品替換，因此，機器人結構元件的使用年限決定于機器人的綜合性價比。
一、背景
我國機器人在自動打孔技術方面的研究比較遲，當前還沒有一套成熟運用的自動打孔設備。從二十世紀九十年代開始，國內(nèi)一些企業(yè)承擔了民用小配件的裝配任務。國外的企業(yè)要求運用自動鉆鉚機配置才能確保其配備質(zhì)量。所以，國內(nèi)部分機器人制造公司連續(xù)從國外引入先進的自動鉆鉚機設備。
二、制孔技術存在的問題
（一）裝配聯(lián)接技術落后
裝配聯(lián)接技術落后是個問題。工業(yè)機器人可以模仿人的肢體動作，依據(jù)設定的流程，工作人員需要實現(xiàn)軌跡與其他目標的抓取[1]。操作工具與搬運工件的自動化也是考慮的范圍之列。而且在工業(yè)應用中，通過計算機的監(jiān)控器實施對機器人行為和動作的控制。由于受到計算機設置的監(jiān)制器的控制，因此機器人在控制自身運行過程中，選擇類型程序就顯得至關重要。假使運行程序改變了，機器人的行為就會發(fā)生紊亂，所以，我們能夠利用程序的改變來調(diào)節(jié)機器人開展不同的任務，這樣就不需要重新規(guī)劃硬件設備。
（二）沒有實現(xiàn)數(shù)字化鉚接
當然，如果沒有實現(xiàn)數(shù)字化鉚接，那么制孔技術的應用就會出現(xiàn)問題。數(shù)字化鉚接技術在80年代后期被引入機器人制造行業(yè)之后，極大的提升了機器人制造技術的彈性。這就是實現(xiàn)應用數(shù)字化鉚接技術的好處 [2]。而且機器人粘合材料整合系統(tǒng)也需要數(shù)字化鉚接技術的保證，機器人元件的搬運也是其應用的表現(xiàn)之一。不難看出，機器人之所以表面精致是因為機器人的測驗體系實現(xiàn)了數(shù)字化的鉚接。毋庸置疑，這一點是非常重要的。證明當代機器人的規(guī)劃已經(jīng)完成了數(shù)字化，其開展應用脫機編碼程序系統(tǒng)使得機器人能夠通過各部件的數(shù)據(jù)模型及時顯示情況，并利用脫機編程體系產(chǎn)生數(shù)控鉚接鏈條，實施所有構件的鉚接信息化，對機器人制造的數(shù)字化產(chǎn)生重要意義。而且今后的制孔技術一定會向著大體系行進，其信息的數(shù)字化網(wǎng)絡化將會使各種設備有機的統(tǒng)一起來。
三、制孔技術的解決對策
（一）建立制孔系統(tǒng)坐標
建立制孔系統(tǒng)坐標的措施非常有效。第一，提供激光追蹤儀測驗方案和身姿調(diào)適算法，同時利用實驗的具體操作過程與計算方法把全局坐標系進行準確定位，這是關鍵。工具體系在整個坐標系下的定位是非常關鍵的，會對機器人元件正確調(diào)姿發(fā)生影響。大家知道工業(yè)機器人的路徑規(guī)劃和避障分析是至關重要的[3]。這就要求工業(yè)機器人的身體姿勢一定要做到位。而且要關注誤差補償，能夠建立好各組成服務裝置與部分坐標體系的適應聯(lián)動機制?？吹狡溟g轉(zhuǎn)換關系的重要性。
（二）利用激光跟蹤儀準確測量
利用激光跟蹤儀準確測量是最有效的對策之一。因為所有機器人生產(chǎn)制造商共同渴望的目標就是提高機器人的性能、加強機器人構造的強度、減少機器人的生產(chǎn)成本[4]，同時這樣能夠使機器人的制造質(zhì)量獲得很大提高。應該明白跟蹤儀測驗機器人是否能夠?qū)崿F(xiàn)工作身體姿勢的調(diào)整將會直接影響激光跟蹤儀測試的準確度。它主要依賴剛姿矯正變換理論，這個理論說明，當代機器人的規(guī)劃已經(jīng)完成了數(shù)字化，其開展應用脫機編碼程序系統(tǒng)使得機器人能夠通過各部件的數(shù)據(jù)模型及時顯示情況，并利用脫機編程體系產(chǎn)生數(shù)控鉚接鏈條，實施所有構件的鉚接信息化，對機器人制造的數(shù)字化產(chǎn)生重要意義[5]。這便是建立基礎坐標系的有益之處。而且在多剛體中間創(chuàng)建一類姿勢轉(zhuǎn)換手段，是機器人的制孔技術實施的有效保障。當然也是為了能夠處理好很多服務裝置的聯(lián)動關系，在關鍵部位的坐標系間創(chuàng)建聯(lián)系是有可能的。我們能夠從機器人精確制孔體系的創(chuàng)建過程中學習，并且從應用實例中獲得有益經(jīng)驗。
四、結語
本文分析了機器人打孔工藝質(zhì)量的影響因素，并對工藝參數(shù)實施了優(yōu)化處理，獲得了一些相對比較積極的研究成果，可是在研究過程中存在的問題依然突出，有待我們進一步探討。我們一定不能放棄這方面的研究，仍要戒驕戒躁，繼續(xù)努力。后期的研究分析任務能夠從如下方面展開論述，諸如通過有限元仿真數(shù)據(jù)分析獲取機器人自動打孔體系的模態(tài)，如果暫時沒有實施驗證性測試，當然可以在未來的研究中對機器人打孔的穩(wěn)定性做出進一步闡明。例如我們知道機器人在實際的制造當中會有多種形態(tài)，其形態(tài)的可靠性與模態(tài)也會不同，所有這些，都是本文敘述的內(nèi)容。
參考文獻：
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【關鍵詞】中小學機器人，機器人教育，發(fā)展趨勢
1引言
當今全球基礎教育正發(fā)生巨大變革，知識成為學習的載體而不是目標，機器人教育正是體現(xiàn)這一教育思想的最佳方式之一。《2007年全國中小學機器人教學研討會會議紀要》的與會人員經(jīng)過交流研討會達成共識，提出機器人教育的目標應是“提升學生的信息素養(yǎng)和技術素養(yǎng)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，促進學生德、智、體、美全面發(fā)展”。近幾年各種形式的青少年機器人活動也逐漸的得到學校和社會的重視，基于中小學機器人的各種競賽和培訓蓬勃發(fā)展，因而基于中小學機器人教育的一系列研究也越來越多，本文基于湖南第一師范學院科研項目“中小學機器人教育教師培訓與實踐教學研究”，通過檢索近年關于機器人教育研究的文章，對目前我國中小學生機器人教育研究展開綜述，并對其未來的趨勢進行展望。
2機器人教育簡介
2002年湖南師范大學教育技術系的彭紹東教授對機器人教育進行了明確的定義，其定義如下：“機器人教育是指學習、利用機器人，優(yōu)化教育效果及師生勞動方式的理論與實踐?！辈⑦M一步提出了在對該定義的理解中值得注意的幾個問題：“機器人教育有理論和實踐兩大領域。理論方面，機器人教育有自身的理論基礎與基本理論，能形成相對獨立的學科理論體系與方法體系。實踐方面，機器人教育是指以機器人為主要教學內(nèi)容或教學工具而開展的教學活動，這些活動是在具體實踐的過程中逐步完成的。開展機器人教育有兩大目的：一是優(yōu)化教與學的效果；二是優(yōu)化教師與學生的勞動方式。機器人教學有五種基本形式：機器人學科教育、機器人輔助教學、機器人管理教學、機器人（師生）事物、機器人支持教學。機器人教育強調(diào)人工智能技術的應用，是信息技術教育的新發(fā)展；機器人教育的普及將引起人類教育的重大變革”。
2006年王海芳在其碩士論文中指出：“機器人教育不僅是把機器人當作學習對象，而是要將其作為提高學習綜合、靈活運用知識的能力的工具，使其成為培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的有效載體和重要途徑。機器人教育是為了使學生更好的適應未來信息時代的要求，培養(yǎng)智能時代國家、名族發(fā)展所需的競爭人才，是一種應時展而興起的教育。機器人為信息技術教育提供了更為先進的教學資源，為信息教育帶來了新的前景，機器人教育是應技術的進步對信息技術教育的發(fā)展。
3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
在國外，機器人教育一直是個熱點：早在 1994 年美國麻省理工學院（MIT）就設立了“設計和建造 LEGO 機器人”課堂（Martin）。這是在大學開設的機器人課程。麻省理工學院提供的機器人課堂主要有兩類，一類是指整個學期中開設；另一類是在麻省理工學院的獨立活動期間開設的。獨立活動期開設在課堂沒有設定的課堂安排，主要是學生在規(guī)定的時間內(nèi)完成相關的項目就可以了，并且部分課堂的參與也是自愿的。學生可以根據(jù)自己的需要選擇性的參與課堂學習來補充知識。在課堂上教學主要是以項目學習和研究性學習的形式開展的。因此其教學設計的流程主要是以研究性學習和項目學習形式展開的。它的教學設計是靈活的。美國基礎教育領域中的機器人教育主要有以下幾種形式：一是機器人技術課程；二是課外活動，類似我國的綜合實踐活動課堂；三是機器人主題夏令營等定期活動等。
在美國，機器人廠商是機器人教育的一個隱形推動者。美國教育者在進行機器人教學設計時，更注重培養(yǎng)學生如何對項目和時間進行管理、信息如何獲取、資源如何分配、團隊合作以及解決問題等信息科學素養(yǎng)。這是值得我國教育研究者學習和借鑒的。
日本機器人的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展己經(jīng)走在了歐美國家的前面。雖然起步晚，但是日本高度重視機器人教育和機器人文化的普及。在日本，幾乎每所大學都進行高水平的機器人研究以及機器人教學。每年定期舉行針對不同年齡階段學生的各種不同層次的機器人設計和制作大賽。一般在大學開設的課堂內(nèi)容包括以下幾個模塊：電子控制、應用變量的高級編程設計、機械結構、工程設計、項目管理，團隊合作，工作能力等。在中小學一般開設：機器人概述、編程設計基礎、科學探究、問題解決等內(nèi)容。但是，在中小學中并系統(tǒng)的規(guī)劃機器人教育課程。
我國自2000年北京景山學校在國內(nèi)率先開展中小學機器人課程教學以來，機器人教育在中小學活得了迅速發(fā)展。2003年4月，教育部頒布的《普通高中技術課程標準》中，首次在“通用技術”科目中設立“簡易機器人制作”木模塊。2004年12月11日-13日中國教育學會中小學計算機教育專業(yè)委員會在云南昆明市召開“中國教育學會中小學計算機教育專業(yè)委員會中小學機器人教學學組”成立大會和“首屆全國中小學機器人教學研討會”。2007年11月30日至12月2日中國教育學會中小學信息技術教育專業(yè)委員會在湖北宜昌市召開了《2007年全國中小學機器人教學研討會》。
張秀杰在《中小學機器人教育課堂教學設計研究》一文中，通過對機器人教育課程及課堂進行了分析，從課堂的目的及內(nèi)容兩方面入手，將機器人教育課堂分成兩種類型，將中小學機器人教育課堂分為知識型課堂和競賽型課堂，分別研究兩種課堂的特點和教學設計過程。另外，通過分析，發(fā)現(xiàn)了機器人教育課堂及競賽中存在的問題，及對其進行課堂教學設計的必要性。然后，分析了適合機器人教育開展的 FLL 的特點以及其教學的獨特性，梳理了其課堂教學設計原則與流程。在此基礎之上，分別整理出了機器人教育知識型課堂及競賽型課堂的教學設計流程方案。
劉瓊在《中小學機器人教育模式設計與應用研究》一文中，圍繞中小學機器人課程的知識點-紅外避障傳感器，運用“四位一體”中小學機器人教育模式，對該課程內(nèi)容、教學活動、教學管理手段以及課程評價體系進行設計，并且針對課程實踐結果通過問卷調(diào)查的形式進行了數(shù)據(jù)搜集，對數(shù)據(jù)中存在的一些問題進行了分析。
王同聚在《“微課導學”教學模式構建與實踐――以中小學機器人教學為例》一文中，針對中小學機器人課程實操性較強的特點，結合目前“微課”研究熱點，在分析“翻轉(zhuǎn)課堂”和“研學后教”兩種教學模式的基礎上，吸取其精華部分，重新構建了以“微課”和“研學案”為載體的“微課導學”教學模式，在移動學習、在線學習和微時代背景下為實操型課程構建了一種新型的教學模式。
在《中小學機器人教學中_微課_的制作與應用研究》中，王同聚把“微課”和“中小學機器人教學”兩個當前研究熱點結合在一起，通過研究得出以下結論：在中小學機器人教學中開展“微課”資源的制作和應用研究是一個全新的課題，目前沒有現(xiàn)成的案例可供參考和借鑒。在中小學機器人教學中潛心研究微課的制作和應用既是一種挑戰(zhàn)，也是一種機遇，機遇與挑戰(zhàn)并存，特色與創(chuàng)新共進，機器人微課應用模式的創(chuàng)新也是未來中小學機器人教育和微課發(fā)展的一個重要研究課題。只有解決了中小學機器人教學中微課設計開發(fā)的技術門檻，提升了中小學機器人課堂教學的質(zhì)量，并把“微課導學”教學模式在機器人教育中加以創(chuàng)造性地應用和升華，在中小學普及機器人教育的春天就可以早一天到來，微課的發(fā)展前景將會更加美好。
王娜在碩士論文《如何在中小學進行機器人教育教學》中，通過對國內(nèi)中學機器人競賽開展情況的研究，結合其所在學校機器人教育課程的開展情況，得出以下結論：智能機器人課程的內(nèi)容決定了它與信息技術課程的關系是比較緊密的。當前我們的課程設置中沒有智能機器人課程計劃，怎么辦？可以把智能機器人課程包含在信息技術課程計劃中，通過壓縮信息技術課程課時，適當刪減和調(diào)整信息技術課堂教學內(nèi)容，來完成一定量的智能機器人課堂教學。從近兩年的信息技術教學反饋來分析，在開設智能機器人課程前后，學生對常規(guī)信息技術知識的掌握沒有下降，應用能力反而大大加強了，表現(xiàn)在對實際問題的分析與理解更準確、深入。
4面臨主要問題和發(fā)展趨勢
盧燕，趙曉聲在《中小學機器人教育的現(xiàn)狀與對策》一文中，提出當前形勢下，阻礙中小學機器人教育發(fā)展的幾個問題：1.教育行政部門的激勵機制不夠完善；2.課程標準和評價機制缺失，機器人教學難以走進課堂；3.沒有統(tǒng)一的機器人教材，機器人產(chǎn)品各自為政；4.機器人競賽的價值導向存在誤區(qū)。
張琪，李杭州在《中小學機器人教育的問題與對策》中指出中小學機器人教育及競賽存在的一些問題：
1. 缺乏統(tǒng)一的技術層次結構；
2. 評價體系不完善；
3. 教具昂貴，不利普及；
4. 過度產(chǎn)業(yè)化，呈現(xiàn)出壟斷性和封閉性；
5. 地區(qū)發(fā)展水平不均衡；
6. 教師水平參差不齊，缺乏綜合知識，而且受到了職稱評定等問題的困擾；
7. 機器人競賽項目設定和規(guī)則制定缺乏科學的技術層次規(guī)劃。
盡管存在一些問題，對中小學機器人教育的研究仍然比較火熱，中小學機器人教育的發(fā)展趨勢主要有以下幾個方向：虛擬教育機器人的研究；校本課程與立體化教材的開發(fā)；機器人教學評價系統(tǒng)研究；智能機器人教學研究；中小學機器人教學中“微課”的制作與應用研究；機器人興趣小組教學課程設計等。
任何新事物的發(fā)展和成長都需要漫長的過程，中小學機器人教育也是如此。中小學機器人教育的發(fā)展不僅受社會經(jīng)濟條件的制約，更與全社會的教育價值觀（應試教育為主的教育體制）和教育發(fā)展的自身規(guī)律緊密相關。
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