機器人范文精選

摘要：本文對中醫(yī)按摩機器人臂系統(tǒng)進行設(shè)計研究，思考中醫(yī)按摩機器人臂的設(shè)計方法，包括結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)，其中又包括軟件系統(tǒng)及硬件系統(tǒng)等，也要關(guān)注安全保障系統(tǒng)設(shè)計，避免機器人在按摩時發(fā)生失控的情況，以免對人體產(chǎn)生損傷，通過多項系統(tǒng)設(shè)計，保證機械人臂系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：中醫(yī)；按摩機器人；臂系統(tǒng)

中醫(yī)按摩作為中醫(yī)中具有特色的項目，是一種對人體沒有毒副作用的療法。秦漢時期的《黃帝內(nèi)經(jīng)》中已經(jīng)有關(guān)于按摩的記載。新中國成立后，我國衛(wèi)生部門關(guān)注中醫(yī)發(fā)展，中醫(yī)按摩的手法不斷整理，按摩更加規(guī)范，通過按摩調(diào)整人體功能，改善機體病理狀態(tài)，達到舒經(jīng)活絡(luò)及行氣止血的效果。中醫(yī)按摩可治療疼痛及心血管疾病等，具有強身健體及延年益壽的效果。現(xiàn)階段，市場上按摩器械不足，通過機器人模擬專家按摩手法，最終達到治療的目的。現(xiàn)階段，柔性關(guān)節(jié)機器人設(shè)計理念引入按摩機器人領(lǐng)域，通過輕量化設(shè)計，保證機器人能完成按摩手法。對此，本文對中醫(yī)按摩機器人臂系統(tǒng)進行分析。

1中醫(yī)按摩機器人臂設(shè)計

1.1按摩手臂運動特點

在中醫(yī)推拿過程中，針對人體不同疾病，按摩不同的穴位，按摩手法也存在差異，包括指捏法、掌推法、滾壓法等，在設(shè)計過程中，X軸代表拇指伸的位置，Y軸則是小指中段位置，Z軸代表手掌中心垂直的上側(cè)位置。設(shè)計過程中取Z軸與按摩手表面垂直，以此完成指錐法按摩，不同按摩方法的X、Y、Z軸存在差異，掌面與按摩平面涉及的因素不同，通過中醫(yī)按摩對推拿方法進行模仿，達到不同的按摩目標(biāo)，滿足人體對按摩的要求，對此，在中醫(yī)按摩機器人設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)按摩方法設(shè)計手臂結(jié)構(gòu)。比如，在推法設(shè)計過程中，使用手指及手掌、肘部等完成按摩，自患者的背部完成平移運動。推法在實施過程中，自Z軸垂直人體，在Y軸及X軸上不斷平移，具有3項自由度，包括施力方向、垂直作用力方向、平移運動方向。

摘要:機器人實踐教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育具有相通的邏輯，多年的實踐也驗證了該實踐教學(xué)模式的有效性，因此，有必要提出“機器人－創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”實踐教育模式，其互促模式有利于跨學(xué)科交流、鍛煉團隊協(xié)作能力、磨煉意志品質(zhì)、形成創(chuàng)新思維等。

關(guān)鍵詞:機器人競賽;機器人實踐教育;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育;互促模式

0引言

創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，我國經(jīng)濟社會發(fā)展和民生改善比過去任何時候都更加需要科學(xué)技術(shù)解決方案，都更加需要增強創(chuàng)新這個第一動力。大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是推動社會創(chuàng)新進步的重要途徑。近年來，隨著機器人技術(shù)的進步與應(yīng)用，以機器人技術(shù)為基礎(chǔ)的機器人創(chuàng)新實踐教育在國內(nèi)高校得到廣泛發(fā)展，其學(xué)科交叉、緊跟前沿的特點獲得了科研領(lǐng)域、教學(xué)領(lǐng)域甚至創(chuàng)投領(lǐng)域的關(guān)注。機器人創(chuàng)新實踐教育不僅培養(yǎng)了青年學(xué)生的科創(chuàng)興趣、綜合素質(zhì)、學(xué)科能力，也為機器人產(chǎn)業(yè)的持續(xù)性發(fā)展提供了儲備人才，尤其是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。機器人實踐教育其中一種表現(xiàn)形式就是機器人競賽。機器人競賽作為連接教育與產(chǎn)業(yè)的橋梁，為智能硬件領(lǐng)域培養(yǎng)了大批卓越的工程師、創(chuàng)業(yè)企業(yè)家。一項針對全國大學(xué)生機器人大賽(CURC)參賽者畢業(yè)后創(chuàng)業(yè)情況的調(diào)研顯示，參賽隊員創(chuàng)立機器人企業(yè)達160家，創(chuàng)業(yè)人數(shù)600人，實現(xiàn)就業(yè)崗位新增16000人。目前，全國大學(xué)生機器人大賽包含ROBOCON，ROBOMASTER、ROBOTAC和機器人創(chuàng)業(yè)賽四項賽事。吳振宇等學(xué)者認為，加強高校機器人實踐教學(xué)體系建設(shè)，有利于培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)意思維、創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)能力，正逐步成為推進高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革較為重要的切入口之一。王旭認為機器人實踐基地是大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育人才培養(yǎng)的一種獨特方式，是傳授知識、塑造理想、提升技能、完善品格的良好平臺。二者都認可了機器人實踐教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的關(guān)系，但仍需要繼續(xù)深入剖析二者的內(nèi)在聯(lián)系。本文將對機器人實踐教育對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育促進其中的機理實現(xiàn)進行分析研究。

1機器人實踐教育的特點

我國高校主要以機器人競賽為載體在創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面進行了改革和實踐，主要做法有開設(shè)創(chuàng)新類課程，成立教師指導(dǎo)團隊，鼓勵科創(chuàng)類基地協(xié)會組織建設(shè)，組織承辦科技創(chuàng)新比賽。機器人實踐教育過程具有綜合性、協(xié)作性、多元性的特點。

運動控制模塊選用TI公司的OMAPL138雙核處理器芯片，它集成了TMS320C674xDSP內(nèi)核和ARM926EJ-S雙核，具有高性能與低功耗的特性。ARM內(nèi)核完成非實時性的指令解釋、軌跡規(guī)劃、數(shù)據(jù)管理、任務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)通信等工作，DSP內(nèi)核由于具有強大計算能力完成插補計算、逆運動學(xué)、速度和位置控制、I/O控制等實時任務(wù)。位置控制FPGA芯片包含多軸插補、位置PID等電路，采用了ALTERA公司的EP1C3T144芯片，通過加載不同的程序來實現(xiàn)功能重構(gòu)。為了提高多軸聯(lián)動插補速度，插補算法采取軟插補(粗)+硬插補(精)結(jié)合的模式，硬插補基于數(shù)字脈沖乘法器來實現(xiàn)。該模塊與驅(qū)動器的連接接口提供了兩種形式:數(shù)字脈沖量接口、工業(yè)以太網(wǎng)接口，工業(yè)以太網(wǎng)接口可兼容多種驅(qū)動器的通信協(xié)議，目前已實現(xiàn)了Mecha-trolinkIII協(xié)議，這是由日本安川公司提出的一種符合EEE802.3u標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)協(xié)議，傳輸速度可達到100Mbps。OMAPL138雙核處理器芯片能提供豐富的外圍接口，包括以太網(wǎng)、USB、RS232等接口，通過以太網(wǎng)接口實現(xiàn)運動控制模塊與示教模塊的通信。

示教模塊由OMAPL138雙核處理器電路、48個按鍵和5.7寸640×480彩色TFT組成，按鍵包括編輯鍵、手動操作鍵、示教編程鍵及功能鍵組成。為保證功能重構(gòu)與硬件平臺無關(guān)，采用Win-dowsCE6.0操作系統(tǒng)。該模塊包含的軟件功能構(gòu)件有:文件管理、示教編程、參數(shù)設(shè)置、參數(shù)管理、圖形模擬、以太網(wǎng)通信等。I/O模塊負責(zé)邏輯控制功能，實現(xiàn)機器人與周邊設(shè)備的協(xié)調(diào)作業(yè)任務(wù)。CAN協(xié)議是建立在國際標(biāo)準(zhǔn)組織開放系統(tǒng)互連模型之上，協(xié)議簡單，最高通信速率可達1Mbit/s，直接傳輸距離高達10km，采取多主線工作方式，高抗電磁干擾性、糾錯能力強;同時，CAN接口安裝方便、成本低。本論文選用CAN總線作為運動控制器與I/O模板之間的數(shù)據(jù)通信方式。2)工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議機器人示教模塊與運動控制模塊的以太網(wǎng)通信功能采用套接字(Sock-et)方式來實現(xiàn)，Socket接口分為兩部分:客戶端和服務(wù)器，這里示教模塊作為客戶端，運動控制模塊作為服務(wù)器。本文采用的通信模式采用主從方式，示教模塊為主動方，發(fā)送機器人運動程序、控制參數(shù)和命令字，用來控制機器人的運動動作，而運動控制模塊實時地將坐標(biāo)數(shù)據(jù)及狀態(tài)參數(shù)上傳給示教模塊。在開始通信時，將首先進行握手連接。

數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議定義了命令和數(shù)據(jù)兩類報文形式，命令報文用來控制機器人的運行動作和流程，定義成標(biāo)準(zhǔn)的報文格式;數(shù)據(jù)報文用來傳送機器人的運動程序和參數(shù)，數(shù)據(jù)量比較大，定義成一種擴展報文格式。標(biāo)準(zhǔn)報文格式有7個字節(jié)，第1個字節(jié)是報文頭標(biāo)識符，用來標(biāo)識一次通訊的開始，本報文設(shè)為“%”。第2個字節(jié)是報文類型段，用來標(biāo)識傳輸?shù)南㈩愋秃吞幚砟Ｊ剑x的消息類型為:命令、數(shù)據(jù)，并提供了了兩種報文處理模式:實時性和非實時性。當(dāng)需要機器人完成急停處理、復(fù)位處理及超程報警等任務(wù)時，則傳送具有實時性標(biāo)識的報文;對一般的機器人處理任務(wù)，將報文標(biāo)識為非實時性。報文的長度由第3、4字節(jié)標(biāo)識，最長為65536字節(jié)。第5、6字節(jié)為數(shù)據(jù)段，第7個字節(jié)用“＆”來標(biāo)識報文尾。當(dāng)傳輸?shù)男畔㈩愋蜆?biāo)識為數(shù)據(jù)時，使用了一種擴展報文格式，此時數(shù)據(jù)段長度可以達到2K字節(jié)。示教模塊按照報文通信協(xié)議將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)封裝起來，再使用傳送函數(shù)將數(shù)據(jù)下傳給運動控制模塊，包括程序、參數(shù)、命令字。在數(shù)據(jù)報文中如果是多個程序指令，則不同指令之間用“\r\n”隔開，如:“%0x004D指令1\r\n指令2\r\n．．．．．．＆”。數(shù)據(jù)報文中參數(shù)按一定次序排列，用“;”隔開，如:“%0x004B參數(shù)1;參數(shù)2;．．．．．．＆”。示教模塊下傳、接收的部分數(shù)據(jù)報文定義。

工業(yè)機器人控制軟件的重構(gòu)方法

模塊化機器人的控制軟件都應(yīng)當(dāng)具備可剪裁性或多重性，整個體系結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)能夠被重新配置，以滿足多種應(yīng)用領(lǐng)域的需求，具備理想“開放性”概念的控制軟件應(yīng)可被拆分為多個標(biāo)準(zhǔn)部件。為了實現(xiàn)上的方便同時又滿足組態(tài)的特性，本文提出了一個柔性的軟件框架結(jié)構(gòu)。“柔性”與“開放性”這2個概念有不同點，但又具有相同的特性，“開放性”側(cè)重與外部系統(tǒng)通過定義標(biāo)準(zhǔn)的接口相互操作，而“柔性”是指系統(tǒng)能通過改變自身結(jié)構(gòu)以適應(yīng)外部環(huán)境的能力。這種柔性控制系統(tǒng)采用基于構(gòu)件的組態(tài)結(jié)構(gòu)，其軟件由三部分組成:嵌入式柔性控制系統(tǒng)開發(fā)平臺、機器人功能構(gòu)件庫和運動規(guī)劃與控制算法構(gòu)件庫。嵌入式柔性控制系統(tǒng)開發(fā)平臺用來實現(xiàn)功能構(gòu)件封裝、系統(tǒng)配置等任務(wù)。針對模塊化機器人控制系統(tǒng)具有多功能和多對象的特點，控制軟件的整體結(jié)構(gòu)流程被設(shè)計成前臺、后臺程序模塊，后臺模塊也稱為"背景"程序，主要用來完成控制指令的準(zhǔn)備工作和參數(shù)管理工作，前臺模塊是一個循環(huán)執(zhí)行運行的程序，它是整個控制系統(tǒng)的核心。在系統(tǒng)運行過程中采用實時中斷服務(wù)程序輸出，前后臺模塊相互配合完成機器人控制系統(tǒng)的各項控制和管理任務(wù)。功能構(gòu)件的程序模式由配置腳本文件指定。構(gòu)件化結(jié)構(gòu)關(guān)鍵是構(gòu)件的提取，即對可重用對象的提煉概括。通過良好地定義這些對象之間相互通信的接口，可以將這些基本對象或?qū)⑺鼈冞M一步分析以后形成的粒度更小的對象，在開發(fā)過程中加以重用。本文建立的構(gòu)件庫由用戶層構(gòu)件庫和核心層構(gòu)件庫組成，兩者之間通過標(biāo)準(zhǔn)硬件接口進行通信。用戶層構(gòu)件庫包括人機界面、示教編程、運動規(guī)劃、參數(shù)管理等非實時構(gòu)件庫。由于用戶層使用WindowsCE操作系統(tǒng)，軟件模塊采用COM構(gòu)件來實現(xiàn)。核心層構(gòu)件庫包括譯碼處理、速度控制、位置控制、運動學(xué)、逆運動學(xué)等機器人作業(yè)的實時性任務(wù)。由于核心層沒有使用操作系統(tǒng)，本文利用功能函數(shù)形式實現(xiàn)。各種功能構(gòu)件按標(biāo)準(zhǔn)接口進行封裝，功能構(gòu)件的接口。

控制模型及算法構(gòu)件庫設(shè)計

論文關(guān)鍵詞：教育機器人應(yīng)用現(xiàn)狀競賽

論文摘要：介紹教育機器人在機器人競賽及課內(nèi)外教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并提出其教育價值。

1引言

自從20世紀50年代末世界上第一臺機器人誕生之后，機器人技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。機器人技術(shù)是一個國家科學(xué)技術(shù)水平和國民經(jīng)濟現(xiàn)代化、信息化的重要標(biāo)志，也是打開21世紀大門的鑰匙[1]。

隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用也逐步得到重視。目前教育機器人主要應(yīng)用于課內(nèi)外教學(xué)和參加各級各類科技創(chuàng)新活動，表現(xiàn)出了無可比擬的教育價值和極待挖掘的發(fā)展前景。

2機器人的定義

摘要：由于已有方法未提取實驗室火災(zāi)風(fēng)險圖像特征點，導(dǎo)致傳統(tǒng)方法存在預(yù)警延誤和預(yù)警結(jié)果不準(zhǔn)確等問題。為此，提出新的實驗室機器人火災(zāi)風(fēng)險智能視覺預(yù)警方法。通過攝像頭采集實驗室火災(zāi)圖像，采用Sobel邊緣檢測算法和Hough算法分別提取實驗室火災(zāi)圖像的邊緣和邊緣的直線特征，提取實驗室火災(zāi)風(fēng)險特征點。根據(jù)火災(zāi)特征，采用單目視覺的針孔模型計算火災(zāi)風(fēng)險發(fā)生的位置，進而實現(xiàn)實驗室機器人火災(zāi)風(fēng)險智能視覺預(yù)警。仿真分析結(jié)果表明，所提方法能夠及時發(fā)現(xiàn)實驗室火災(zāi)風(fēng)險，同時可實現(xiàn)快速報警。

關(guān)鍵詞：實驗室；機器人；火災(zāi)風(fēng)險；智能視覺預(yù)警

1引言

實驗室是存放實驗器材的重要場所，同時還是密封空間，內(nèi)部存放了大量的可燃性物品。如果發(fā)生火災(zāi)，會產(chǎn)生不可估量的損失[1-2]。目前實驗室火災(zāi)風(fēng)險預(yù)警存在探測范圍較小和自動化水平較低等方面的問題。實驗室自帶的供電系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)一旦被破壞就無法進行監(jiān)控報警，為了確保實驗室中物品和工作人員的安全，及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)風(fēng)險，將火災(zāi)消滅在初始階段，研究火災(zāi)風(fēng)險智能視覺預(yù)警具有十分重要的意義。國內(nèi)相關(guān)專家給出了一些較好的研究成果，例如陳尚等人[3]分別從不同角度出發(fā)，分析影響電力電纜風(fēng)險的主要因素，構(gòu)建火災(zāi)風(fēng)險預(yù)警信號評價模型，通過評價結(jié)果完成火災(zāi)風(fēng)險預(yù)警。高建豐等人[4]優(yōu)先計算不同類型火災(zāi)發(fā)生的概率，同時將其設(shè)定為網(wǎng)絡(luò)輸出，使用量子粒子群算法對BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程中形成的權(quán)值和閾值分別進行優(yōu)化處理，全面提升全局搜索能力，更好完成火災(zāi)預(yù)警。在以上方法的基礎(chǔ)上，重點針對機器人對實驗室內(nèi)的火災(zāi)風(fēng)險進行預(yù)警分析，提出一種實驗室機器人火災(zāi)風(fēng)險智能視覺預(yù)警方法。經(jīng)仿真分析測試證明，所提方法能夠有效提升預(yù)警能力，同時還能夠加快報警速度，更好預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。

2方法

2.1實驗室圖像火災(zāi)風(fēng)險特征提取