基于移动机器人技术的研究论文

1、高 级 自 动 化 结 课 论 文基于移动机器人技术的研究学 院： 国 际 教 育 学 院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 1044 学 号： 1002411402 姓 名： 曲美萦 指导教师： 李 明 达 日 期： 2013年11月2日 摘 要本文介绍了智能机器人的发展概况、机器人的感官系统、机器人运动系统及人工智能技术在机器人中的应用,智能机器人是一个在感知-思维-效应方面全面模拟人的机器系统,外形不一定像人。它是人工智能技术的综合试验场,可以全面地考察人工智能各个领域的技术,研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手机器人是

2、一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。近二十年中，因为电脑技术、电子产品及生物遗传工程等技术的大踏步发展，“机械人”的研发热潮已从专业人士的实验室中走了出来，成为一种综合科研能力的开发活动。关键词：机械工程概论 智能机器人 感官 仿生 人工智能abstractthis paper describes the overview of the development of intelligent robot, the robots sensory systems, robotics and

3、artificial intelligence technology motion systems in robotics applications, intelligent robot is a perception - thinking - effect aspects of a comprehensive simulation of the human machine systems, like the human form is not necessarily . it is a comprehensive testing ground for artificial intellige

4、nce technology, can fully examine all areas of artificial intelligence techniques to study the relationship between them. you can also place people in hazardous environments dangerous work, on the world sea, battlefield operations and other aspects of their talents robot is an automated machine, the

5、 difference is that this machine has some similarity with human or biological intelligence capabilities, such as perception , planning ability, motor ability and collaboration capabilities, is a highly flexible automated machines. nearly two decades, because of computer technology, electronics and b

6、io-genetic engineering technology development strides, robots r & d craze from the laboratory professionals who came out to become an integrated research and capacity development activities .key words：mobile robot; double laser localization; path planning; path tracking目录摘 要2abstract 3机器人分类 61.1机器人的

7、分类 61.2智能机器人分类62.智能机器人的感官系统 82.1触觉传感器 82.2视觉传感82.3听觉传感 82.4运动性能93.机器人的结构组成及工作原理 103.1机器人的结构组成 103.2控制系统的方式 104. 智能机器人技术的形成与发展时期以及实用阶段 114.1智能机器人技术的形成114.2智能机器人的实用阶段 124.3智能机器人的普及应用阶段135智能机器人的未来发展145.1未来机器人三个发展方向145.2人工智能技术在机器人中的应用165.3移动技术 175.4仿生机构 18结论 20参考文献 21机器人分类1.1机器人的分类机器人按其智能程度可分为一般机器人和智能机器

8、人。一般机器人是指不具有智能，只具有一般编程能力和操作功能的机器人。到目前为止，在世界范围内还没有一个统一的智能机器人定义。大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素：一是感觉要素，用来认识周围环境状态；二是运 动要素，对外界做出反应性动作；三是思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考采用什么样的动作。感觉要素包括能感知视觉、接近、距离的非接触型传感器和 能感知力、压觉、触觉的接触型传感器。这些要素实质上就相当于人的眼、鼻、耳等五官，它们的功能可以利用诸如摄像机、图像传感器、超声波传感器、激光器、 导电橡胶、压电元件、气动元件、行程开关等机电元器件来实现。对运动要素来说，智能机器人需要有一

9、个无轨道型移动机构，以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼 梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包 括位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制及伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是应赋予机器人的必备要素。思考要素包 括判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。1.2智能机器人分类智能机器人根据智能程度的不同又可分为三种：(1) 传感型机器人具有利用传感信息(包括视觉、听觉、触觉、接近觉、力觉和红

10、外、超声及激光等)进行传感信息处理及实现控制与操作的能力。(2) 交互型机器人机器人通过计算机系统与操作员或程序员进行人-机对话，实现对机器人的控制与操作。(3) 自主型机器人在设计制作之后，机器人无需人的干预，能够在各种环境下自动完成各项拟人任务。智能机器人的研究从20世纪60年代初开始。经过几十年的发展，目前，基于感觉控制的智能机器人(又称第二代机器人)已达到实际应用阶段；基于知识控制的智能机器人(又称自主机器人或下一代机器人)也取得较大进展，已研制出多种样机。 2.智能机器人的感官系统2.1触觉传感器英国近几年在阵列触觉传感方面开展了相当广泛的研究。例如:sussex大学和shack-l

11、eton系统驱动公司研制的基于运动的介电电容传感的阵列;由威尔士大学和软件科学公司研制的采用压强技术的装在机器人夹持器上的传感器2.2视觉传感在机器人视觉方面,目前市场上销售的有以下6类传感器:隔开物体的二维视觉:双态成像;隔开物体的二维视觉:灰度标成像;触觉或叠加物体的二维视觉;二维观察;二维线跟踪;使用透视、立体、结构图示或范围找寻技术从隔开物体中提取三维信息。在这类系统方面,它们只能做一些很简单的操作。例如:为了使机器人具有某种程度的人眼功能,已进行大量的研究工作并向如下两类系统发展:从一维物体中提取三维信息;活动机器人导航、探路和躲避障碍物的现场三维分析。伦敦大学目前正在研究一种双目视

12、觉机器人的实时图像处理机。还有正在研究机器人视觉系统的教育机构有:考文垂工业大学、爱丁堡大学、格拉斯哥大学、格温特大学;而伯明翰大学则专门研究惯性传感器。另外,还有许多从事传感系统开发的单位,都进行了传感反馈研究。如米德尔塞克斯工业大学致力于使机器人能组织和使用来自不同类型传感器的数据。这种机器人能“看”、“感”和“听”,它更接近于人。2.3听觉传感目前用的最多的是麦克风与机器人的自然语言理解系统。2.4运动性能机器人通常是要在周围移动物体的,例如:机器人臂到轮子或脚的运载器已有许多结构在使用,此外还有许多其他型号在研究之中。为在空间任意点以任意方式操作一个物体,机器人臂需要有6个自由度:左/

13、右、前/后、上/下、投、卷和左右摆转。在工业中使用的坐标已有6个:圆柱形、球形、笛卡尔坐标、旋转坐标、scara type和并行坐标。在国际机器人市场上圆柱体坐标机器人现已有售;unimate机器人系列为球形坐标系统,手臂可移进移出,绕其坐标移动,还可以做旋转的纵向移动。当前机器人臂的研制目标是通过现有系统的组合或利用完全不同的设计思想开发更灵活、更有适应能力的坐标系统。如伯明翰大学机械工程系研制的全交接左笛卡尔坐标系机器人locoman,它是一种装配机器人。在该机器人上用控制设备来改进其刚性和精度。在控制装置方面,首先是完善从执行机构的元件中摄取信号以把这种信号传送给电子计算机(反馈)的装置

14、;提高小型机械移动装置电动传感器的灵敏度、精确度和寿命;完善运动程序给定、贮存和计算及整个数字程序控制的元件;研制小型而又可靠的有感知装置,主要是动力机构和执行机构等等。在机器人的计算逻辑装置和信息装置方面,首要问题是研制专业化的微处理机。3.机器人的结构组成及工作原理3.1机器人的结构组成机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统等组成。执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。 检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保

15、证机器人的动作符合预定的要求。3.2控制系统的方式控制系统有两种方式。一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制。如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个cpu，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。4. 智能机器人技术的形成与发展时期以及实用阶段4.1智能机器人技术的形成智能机器人是人工智能的综合成果，它是在扩大计算机的功能和研究人工智能的实验床的基础上形成和发展起来的。1958年

16、，美国人工智能学者shanonn和minsky为使计算机更有用，提出给计算机装上手的想法。1961年麻省理工学院(mit)林肯实验室的h.a.ernst把amf公司处理放射线物质的伺服操作器和mit的tx-0计算机连接起来，研制出具有感觉，由计算机控制的mh-1型智能机器人。它凭触觉判断积木的形状，并把散放的积木进行组装。同时，l.g.robons开展了给计算机装上眼的研究，即以电视摄象机作为与计算机的接口，进行物体识别研究。1963年，他又发展了齐次坐标变换法，用于决定机械手的位置和方向，提出机器人位置控制方法。1967年，综合上述成果出现了装有电视摄象机，由计算机控制的智能机器人。这种机器

17、人通过电视摄像机确定物体的位置，用齐次坐标变换的数学方法计算出各关节的转角和手臂的位置。随后美国斯坦福大学研制出能进行行动规划的眼-车系统；mit研制出手-眼系统；英国爱丁堡大学研制出手-眼结合的智能机器人系统；日本研制出能按识别图形进行积木组装的机器人和带视觉反馈的手-眼系统。人工智能研究者通过智能机器人实验床把人工智能活现出来，第一次证实了智能机器人可以根据环境和任务目标制定行动规划和进行操作，尤其是它能使用简单的工具 去完成某种任务，这项发现具有非常重要的科学价值。由于智能机器人本身难度较大，耗资多，与实际应用较远，长期以来只有技术驱动，没有形成产品，发展比较 缓慢。而几乎与其同期形成和

18、发展的第一代工业机器人却进展较快。进入20世纪70年 代之后，研究重点转向智能机器人的单元技术：如计算机视觉、机器人语言、操作器的高级控制、触觉等研究课题。智能机器人基础技术的发展促进了整机性能的提 高，开始了面向自动化的应用研究。智能机器人的主要研制目的是为了解决工业装配、原子能利用、宇宙和海洋开发等领域的需要。由于研究目的明确，针对性强， 实际需要迫切，研制和使用部门结合，资金、人力集中使用，因此研制出了面向自动化应用的各种机器人。如美国麻省理工学院的电动机机器人装配系统以及西屋电 气公司可实现柔性自动装配的电动机机器人装配系统，二者均可进行8种小型电动机的装配；日本研制的各种智能机器人可

19、用于电动机组装、集成电路压焊和印刷电路检查等。另外，特殊条件下工作的特种机器人也已取得实验成果。4.2智能机器人的实用阶段20世纪80年 代中期以后，第一代工业机器人的市场趋于饱和，工业机器人的应用开始从汽车领域转向电子、机械装配和非制造领域。由于一般的工业机器人没有视觉和触觉，已 适应不了新用途的需要。只有让机器人学会感知它们所触到的部件，其产品的销路才有保证。智能机器人为人工智能实验床所使用，促进了计算机视觉、触觉传感 器、操作器控制等单元技术的发展，为智能机器人的研制和应用奠定了技术基础。因此，在工业机器人处于更新换代的转折关头，没有思想准备的许多机器人制造厂 家出现了产品滞销现象；而善

20、于抓住时机的厂家就发展壮大。如adept公司能及时抓产品转向工作，他们的产品目标不是面向汽车工业，而是面向电子工业，重点研究轻型装配机器人，采用了许多新技术，研制出了高精度、高速度、高柔性、带视觉的智能机器人。随后该公司的销售额迅速增加，1986年为2 500万美元，1987年达到3 400万美元。其产品占美国装配机器人市场的24%，其中30%是电子工业公司的订货。销量的增长极大地促进了智能机器人的发展。4.3智能机器人的普及应用阶段20世纪90年代，智能机器人将以装配机器人为先导产品，以电子、电气及精密机械制造为先导应用产业，慢慢进入普及应用阶段。随着机器人技术的发展，许多机器人研制和生产厂

21、家正在广泛采用视觉、力觉和其他传感技术，以提高机器人的智能水平，从而提高机器人的性能，使精度和重复精度 更高，速度更快，并且降低机器人的成本。这样就使得采用智能机器人生产的单位产品成本低于用传统技术及工业机器人生产的单位产品成本，使智能机器人技术的 性价比提高，最终导致企业对机器人的需求量会逐步增加。与电子计算机的普及是从微机即个人计算机出现以后才广泛展开一样，20世纪90年代小型、微型智能机器人也将得到普及应用。目前美国、日本已研制出用于工业、医疗、服务等领域的各种型号微小型机器人。美国近年来在食品行业正在普及服务机器人，日本已研制出家用自动清洁且负责警戒的机器人、医护机器人及娱乐机器人等。

22、 5智能机器人的未来发展5.1未来机器人三个发展方向一、与人类社会的生活更为密切地结合起来，以为人作出更多的服务作为要素 二十年后，家中扫除、清洁的工作或老人的护理保健的工作可能全由机器人取代。美国旧金山的医院已开始使用机器人为病人送药、配药的服务。美国的阿伊机器人公司的总裁接受媒体采访时表示，该公司生产的家用大扫除机器人产品，2002年只有一百二十万美元销售额，到2004年已猛增10倍以上。还有，家居的全自动化，无需驾驶的自动汽车，等等，实在无法一一计数或作出预计。 二、仿生性，生物性的大趋向 以趣味性、生物性来制造机器狗、猫、鱼等动物。譬如日本三菱重工附属公司ryomei engineer

23、ing研制成功的金色机械鱼“金鱼虎”长1公尺，重25公斤，是一只不小的巨鱼，能自动畅游于水中，可协助监察桥梁的保安和搜集鱼汛的情况，监视河水污染等。索尼公司研制的aibo机器狗会对主人声音有情绪反应，已能够模仿喜怒哀乐和恐惧等情绪，将来可出现代替真正导盲犬的机器狗。另外，电影侏罗纪公园的恐龙机器人等也是例子。这类仿生性机器人还被广泛用于军事上的侦察救险、情报传送，甚至杀敌于无形的手段上去。美国夏威夷大学设有水下机器人研究中心，已具相当规模。今年八月初俄罗斯迷你潜艇在海底为渔网所缠，困于190米下的深海，就得助于英国的“天蝎”号救援艇之助而脱险的，“天蝎”号就是海底机器人。 三、最重要的发展是人

24、性化 日本举行的万国博览会，被称为机器人的大集合之展览会，有人甚至将之称作“机器人万国博览会”，从中亦可看出日本的这一产业优势及成果。在展场中，接待处、大会清扫工作、警备工作等，多以机器人的形式出现与取替。博览会期间还举办多项人与机器人有关的活动，其中最引人注目的还是人工智能及人性化的机器人的表演，譬如接待处的一位女性机器人能听、说六国语言，而且说话时眼、嘴皆会动，面部肌肉也有活动。造型奇特有趣的高尔夫球机器人“坎迪5”，它内置整个高尔夫球场的3d地形和球会会员的资料，并设置有全球卫星定位系统，能作360度自如旋转，它的系统将愈加精密，并更具人性化，科学家预计在2020年完成其全部制作时，它可

25、充当球僮并可从旁给予击球建议。此外，尚有具“视觉”、“味蕾”的机器人，它的红外线测定可以对食物及饮品的成份、含量马上作出判定，譬如将一只苹果摆在其手臂前，可以打印出该只苹果的糖份、维生素含量等。最引人注目的是机器人管乐队的演奏，以机器人演奏真正的乐器，而且队形不断变换，演奏技术臻于上乘。东京大学于今年八月公布已开发出人的仿真性皮肤，可如人一样感受冷热、痛楚、温度反应，甚至一些人的皮肤未具有的功能都可以设定，这对仿造机器人的生命性又是一大进步。凡此种种，不一而足。 在世纪之交，生物遗传工程因“克隆人”的出现而引致伦理、法律及道德问题的争议，“克隆人”能否问世仍然是一个未知数，但机器人的研发正在取

26、而代之，以越接近人性化为追寻目标。因而还为之出现了新的名词，比如人工智能（artificial intelligence，简称ai），并以下述二个英文名字用来指人类模样的机器人：androids和humanoids。西方的电影导演在谈到影视中出现的非常人性化的机器人时，更常常使用这些有明确倾向的专用词： a、变得人性化humanize b、人性化的humanized c、人道、仁慈humanity。 我国的机器人研发工作基本上属于科学研究的项目，据说，中国科学院目前已造出说话时嘴唇能够活动、眼睛能转动、具视觉功能的机器人，其水准可媲美日本同行其实，机器人的制作绝对并非只是液压机械与电子产品的混

27、成物，要将机器人造得越来越有人性化，就要兼及生命医学、传感、光学及创造性的文化产业等方面，比如机器人的关节就需要研究中医的经络学、生物学上的神经刺激反应以及文化产品的某种造型特征（其中很重要的是民族特征的外表）等等。英国的科学家甚至预言，到2020年，随着机器人愈来愈精密和使用有机零件制造，它们将会受到“机器人权”的保护。 在美、日、德、法、韩等国，机器人产业的开发正在日受重视，一般采取所谓的“官产学”形式。“官”即政府的制定政策及倾斜支持，调整产业结构。据情报显示，日本政府正在调整全国的产业制造结构，名古屋中部地区的未来产业为新型汽车工业，以大阪为中心的关西地方将以机器人产业为主，东京地区以

28、资讯情报化为中心，等等；“产”即产业界的自我分类的研究与开发，并将之变成产品，取得经济效益；“学”即学校设置专门的课程（学科），教材则与以往不同，非全盘为学校教授所写，有一些则由产业研究所编写教材，利用电脑技术介入，反过来向大学师生出售。而专门出售机器人制作的教科书、教材及装配零件、专门杂志等也已成行成市，许多公司改变既有行业，转而生产为此服务的产品。那么，这是否将导致一场工业革命？现在断言尚为时过早。但可以预计的是，未来20年，机器人产业将成为未来新产业的一个领先潮流，在现代化的高科技战争中，机器人将发挥越来越大的战斗作用，从而减少前线士兵的人命伤亡，并以奇技利器克敌制胜。 5.2人工智能技

29、术在机器人中的应用把传统的人工智能的符号处理技术应用到机器人中存在哪些困难呢?一般的工业机器人的控制器,本质是一个数值计算系统。如若把人工智能系统(如专家系统)直接加到机器人控制器的顶层,能否得到一个很好的智能控制器?并不那么容易。因为符号处理与数值计算,在知识表示的抽象层次以及时间尺度上的重大差距,把两个系统直接结合起来,相互之间将存在通信和交互的问题,这就是组织智能控制系统的困难所在。这种困难表现在两个方面:一是传感器所获取的反馈信息通常是数量很大的数值信息,符号层一般很难直接使用这些信息,需要经过压缩、变换、理解后把它转变为符号表示,这往往是一件很困难而又耗费时间的事。而信息来自分布在不

30、同地点和不同类型的多个传感器。从不同角度,以不同的测量方法得到不同的环境信息。这些信息受到干扰和各种非确定性因素的影响,难免存在畸变、信息不完整等缺陷,因此使上述的处理、变换更加复杂和困难。二是从符号层形成的命令和动作意图,要变成控制级可执行的指令(数据),也要经过分解、转换等过程,这也是困难和费时的工作。它们同样受到控制动作和环境的非确定性因素的影响。由于这些困难,要把人工智能系统与传统机器人控制器直接结合起来就很难建立实时性和适应性很好的系统。为了解决机器人的智能化,组成智能机器人系统,研究者们将面临许多困难且需要做长期努力,进行若干课题的研究。例如:高级思维活动应以什么方式的机器人系统来

31、模仿,是采取传统的人工智能符号推理的方法,还是采用别的方法?需不需要环境模型,需要怎样的环境模型;怎样建立环境模型,传统的人工智能主要依据先验知识建立环境模型。由于环境和任务的复杂性,环境的不确定性,这种建模方式遇到了挑战,于是出现了依靠传感器建模的主张,这就引出一系列新的与传感技术有关的课题。人们为了探讨人工智能在机器人中近期的可用技术,暂时抛开人工智能中的各种带根本性的争论,如符号主义与连接主义、有推理和无推理智能等等,把着眼点放在人工智能技术中较成熟的技术上。对传统的人工智能来说,就是知识的符号表示和推理这部分技术,看一看它对当前的机器人技术的发展会有什么贡献。其主要贡献体现在以下几个方

32、面:基于任务的传感技术,建立感知与动作的直接联系,基于传感器的规划和决策,复杂动作的协调等5.3移动技术移动功能是智能机器人与工业机器人显著的区别之一。附加了移动功能之后,机器人的作业范围大幅度增加,从而使移动机器人的概念也从陆地拓展到水下和空中。近几年来,在欧美国家的机器人研究计划中,移动技术占有重要的位置。例如在nasa空间站freedom上搭载的机器人、nasa和nsf共同开发的南极erebus活火山探测机器人、美国环保局主持开发的核废料处理机器人ha7bot中,移动技术都被列为关键技术。移动机构与面向作业任务的执行机构综合开发是最近出现的新的倾向。因为无论何种机器人都需要通过搭载的机械

33、手或传感器来完成特定的作业功能。另一个倾向是移动的运动控制与视觉的结合日益密切。这种倾向在美国alv项目中已初见端倪,最近则越过了静态图像识别的框框,进入主动视觉和主动传感的阶段。显然,智能机器人在非结构环境中自主移动,或在遥控条件下移动,视觉-传感器-驱动器的协调控制不可缺少。最近几年,在步行机构,双足步行机,轮式移动机构的开发和实用化等方面都取得了一些进展。据日本工业机器人协会预测:管内移动机器人将在2007年可达到实用化;与人具有同样步行速度的多足步行机和双足步行机以及不平整地面行走和爬楼梯与人具有相同速度的移动机器人将在2010年可达到实用化。(4)动力源和驱动器智能机器人的机动性要求

34、动力源轻、小、出力大。而现有的移动机器人无一例外地拖着“辫子”。以动力源的重量/功率之比为例,目前电池约达到60g/w(连续使用小时),汽油机约为1.3g/w,都不理想,而且使用有局限性。到目前为止,尚未见到改善动力源的有效办法。电机仍然是智能机器人的主要驱动器。要使智能机器人的作业能力与人相当,它的指、肘、肩、腕各关节大致需要3-300nm的输出力矩和30-60r/min的输出转速。传统伺服电机的重量/功率之比约为30g/w,而人在百米跑和投掷垒球时腿、肩、臂的出力大约为1g/w,相差甚大。日本在改进电机的性能方面取得了长足的进步。例如:核工业机器人臂和腿的驱动电机的重量已减轻到原来的1/1

35、0,使机器人整体自重降低到700kg,但与它只能处理20kg重的工作相比,远非令人满意。人们寄希望于新驱动器,例如:人工肌肉、形状记忆合金、氢吸附合金、压电元件、挠性轴、钢丝绳集束传动等等。虽然各有诱人的优点,但在实用性方面还达不到伺服电机的水平。日本极限作业机器人计划中,水下机器人机械手的手腕和手爪驱动采用了人工肌肉,肌肉本身的重量才5-8g,以20kg/cm2压力的高压水为工作介质,收缩力高达50kg(管径3mm)。这是新型驱动器一个成功的例子。总之,智能机器人性能指标的改进是无止境的,对驱动器的要求也越来越高。什么是客观的衡量标准呢?一个容易接受的办法就是把它与人的体能加以比较。从这个角

36、度来看,智能机器人驱动技术目前差距还相当大。5.4仿生机构智能机器人的生命在创新,开展仿生机构的研究,可以从生体机构、移动模式、运动机理、能量分配、信息处理与综合,以及感知和认知等方面多层次得到启发。目前,以驱体为构件的蛇形移动机构、人工肌肉、仿象鼻柔性臂、人造关节、假肢、多肢体动物的运动协调等等受到人们的关注。仿生机构的自由度往往比较多,建立数学模型以及基于数学模型的控制比较复杂,借助传感器获取信息加以简化可能是一条出路。近年来,机器人出现了一个倾向是面向特定功能和作业开发专用机器人,以追求高速、高效、单一化和低成本的目的。例如美国ibm公司设计的超高速小型机器人,以50次/s的速度频繁往复

37、于相距数毫米的两点间,实现高密度微型电子器件装配,定位精度高达一微米。这种高速运动机构的动态平衡十分重要,虽然其工作区域只有13mm13mm1mm,但其加速度却高达50g。ibm公司的技术人员对机器人学提出了新的问题:如何进行机构-控制-传感-驱动的一体化设计,满足机械手高速高精度定位的要求。众所周知,机器人系统的设计程序是先设计臂结构和驱动装置,然后设计控制器。实践证明,这种设计即使能达到最佳的静力学性能,也往往不能满足动力学性能。到目前为止,改进动力学性能的方法并不多见,一般是按常识、减轻构件的重量,匹配减速器的速比等等。大批研发机器人和普遍运用人工智能机器人, 聊天机器人，做菜机器人。迎

38、宾机器人，服务机器人，娱乐机器人， 拉车机器人等等都已经出现并应用在不同的领域，机器人智能化成为一种发展趋势。结论机器人是多学科交叉的产物，集成了运动学与动力学、机械设计与制造、计算机硬件与软件、控制与传感器、模式识别与人工智能等学科领域的先进理论与技术。同时，它又是一类典型的自动化机器，是专用自动机器、数控机器的延伸与发展。当前，社会需求和技术进步都对机器人向智能化发展提出了新的要求。（1）自动化应用领域的扩展对智能机器人及系统提出了新的需求。 （2）信息技术与机器人的互动发展提升了机器人的高技术含量。 （3）围绕机器人的概念创新、技术创新是国际科技竞争的重要方面 （4）机器人是自动化领域中

39、富有代表性和生命力的亮点 参考文献先进制造技术及其发展趋势 杨叔子 吴波 机械工程学报21世纪的再制造工程 张伟 中国机械工程微型机电系统 刘卫丹 中国机械工程机电一体化的发展及应用 林树忠 李玉翔 科技资讯机械自动化技术的应用研究 聂海波 科协论坛机电一体化技术的现状和发展趋势 周琴 机械机电专业创新实践项目的设计与实现 朱志松 徐海黎 实验室研究与探索光机电一体化技术 刘志 朱文坚 现代制造工程机电一体化技术的研究及其应用 冯旭强 机械工程与自动化国内外机电一体化发展概括 张建民 机电一体化原文已完。下文为附加文档，如不需要，下载后可以编辑删除，谢谢！施工组织设计本施工组织设计是本着“一流

40、的质量、一流的工期、科学管理”来进行编制的。编制时，我公司技术发展部、质检科以及项目部经过精心研究、合理组织、充分利用先进工艺，特制定本施工组织设计。一、 工程概况：西夏建材城生活区27#、30#住宅楼位于银川市新市区，橡胶厂对面。本工程由宁夏燕宝房地产开发有限公司开发，银川市规划建筑设计院设计。本工程耐火等级二级，屋面防水等级三级，地震防烈度为8度，设计使用年限50年。本工程建筑面积:27#楼3824.75m2;30#楼3824.75 m2。室内地坪0.00以绝对标高1110.5 m为准，总长27#楼47.28m；30#楼47.28 m。总宽27#楼14.26m；30#楼14.26 m。设计

41、室外地坪至檐口高度18.6 00m，呈长方形布置，东西向，三个单元。本工程设计屋面为坡屋面防水采用防水涂料。外墙水泥砂浆抹面，外刷浅灰色墙漆。内墙面除卫生间200300瓷砖，高到顶外，其余均水泥砂桨罩面，刮二遍腻子；楼梯间内墙采用50厚胶粉聚苯颗粒保温。地面除卫生间200200防滑地砖，楼梯间50厚细石砼1：1水泥砂浆压光外，其余均采用50厚豆石砼毛地面。楼梯间单元门采用楼宇对讲门，卧室门、卫生间门采用木门，进户门采用保温防盗门。本工程窗均采用塑钢单框双玻窗，开启窗均加纱扇。本工程设计为节能型住宅，外墙均贴保温板。本工程设计为砖混结构，共六层。基础采用c30钢筋砼条形基础，上砌mu30毛石基础

42、，砂浆采用m10水泥砂浆。一、二、三、四层墙体采用m10混合砂浆砌筑mu15多孔砖；五层以上采用m7.5混合砂浆砌筑mu15多孔砖。本工程结构中使用主要材料：钢材：i级钢，ii级钢；砼：基础垫层c10，基础底板、地圈梁、基础构造柱均采用c30，其余均c20。本工程设计给水管采用ppr塑料管，热熔连接；排水管采用upvc硬聚氯乙烯管，粘接；给水管道安装除立管及安装ic卡水表的管段明设计外，其余均暗设。本工程设计采暖为钢制高频焊翅片管散热器。本工程设计照明电源采用bv2.5铜芯线，插座电源等采用bv4铜芯线；除客厅为吸顶灯外，其余均采用座灯。二、 施工部署及进度计划1、工期安排本工程合同计划开工日

43、期：2004年8月21日，竣工日期：2005年7月10日，合同工期315天。计划2004年9月15日前完成基础工程，2004年12月30日完成主体结构工程，2005年6月20日完成装修工种，安装工程穿插进行，于2005年7月1日前完成。具体进度计划详见附图1（施工进度计划）。2、施工顺序基础工程工程定位线（验线）挖坑钎探（验坑）砂砾垫层的施工基础砼垫层刷环保沥青 基础放线（预检）砼条形基础刷环保沥青 毛石基础的砌筑构造柱砼地圈梁地沟回填工。结构工程结构定位放线（预检）构造柱钢筋绑扎、定位（隐检）砖墙砌筑（50cm线找平、预检）柱梁、顶板支模（预检）梁板钢筋绑扎（隐检、开盘申请）砼浇筑下一层结构

44、定位放线重复上述施工工序直至顶。内装修工程门窗框安装室内墙面抹灰楼地面门窗安装、油漆五金安装、内部清理通水通电、竣工。外装修工程外装修工程遵循先上后下原则，屋面工程（包括烟道、透气孔、压顶、找平层）结束后，进行大面积装饰，塑钢门窗在装修中逐步插入。三、 施工准备1、 现场道路本工程北靠北京西路，南临规划道路，交通较为方便。场内道路采用级配砂石铺垫，压路机压。2、 机械准备设2台搅拌机，2台水泵。现场设钢筋切断机1台，调直机1台，电焊机2台，1台对焊机。现场设木工锯，木工刨各1台。回填期间设打夯机2台。现场设塔吊2台。3、施工用电施工用电已由建设单位引入现场；根据工程特点，设总配电箱1个，塔吊、

45、搅抖站、搅拌机、切断机、调直机、对焊机、木工棚、楼层用电、生活区各配置配电箱1个；电源均采用三相五线制；各分支均采用钢管埋地；各种机械均设置接零、接地保护。具体配电箱位置详见总施工平面图。3、 施工用水施工用水采用深井水自来水，并砌筑一蓄水池进行蓄水。楼层用水采用钢管焊接给水管，每层留一出水口；给水管不置蓄水池内，由潜水泵进行送水。4、 生活用水生活用水采用自来水。5、 劳动力安排结构期间：瓦工40人；钢筋工15人；木工15人；放线工2人；材料1人；机工4人；电工2人；水暖工2人；架子工8人；电焊工2人；壮工20人。装修期间抹灰工60人；木工4人；油工8人；电工6人；水暖工10人。四、主要施工

46、方法1、施工测量放线施工测量基本要求a、西夏建材城生活区17#、30#住宅楼定位依据：西夏建材城生活区工程总体规划图，北京路、规划道路永久性定位b、根据工程特点及建筑工程施工测量规程dbi012195，4、3、2条，此工程设置精度等级为二级，测角中误差12，边长相对误差1/15000。c、根据施工组织设计中进度控制测量工作进度，明确对工程服务，对工程进度负责的工作目的。工程定位a、根据工程特点，平面布置和定位原则，设置一横一纵两条主控线即27#楼：（a）轴线和（1）轴线；30#楼：（a）轴线和（1）轴线。根据主轴线设置两条次轴线即27#楼：（h）轴线和（27）轴线；30#楼：（h）轴线和（27

47、）轴线。 b、主、次控轴线定位时均布置引桩，引桩采用木桩，后砌一水泥砂浆砖墩；并将轴线标注在四周永久性建筑物或构造物上，施测完成后报建设单位、监理单位确认后另以妥善保护。c、控轴线沿结构逐层弹在墙上，用以控制楼层定位。d、水准点：建设单位给定准点，建筑物0.00相当于绝对标高1110.500m。基础测量a、在开挖前，基坑根据平面布置，轴线控制桩为基准定出基坑长、宽度，作为拉小线的依据；根据结构要求，条基外侧1100mm为砂砾垫层边，考虑放坡，撒上白灰线，进行开挖。b、在垫层上进行基础定位放线前，以建筑物平面控制线为准，校测建筑物轴线控制桩无误后，再用经纬仪以正倒镜挑直法直接投测各轴线。c、标高

48、由水准点引测至坑底。结构施工测量a、首层放线验收后，主控轴一引至外墙立面上，作为以上务层主轴线竖身高以测的基准。b、施工层放线时，应在结构平面上校投测轴线，闭合后再测设细部尺寸和边线。c、标高竖向传递设置3个标高点，以其平均点引测水平线折平时，尽量将水准仪安置在测点范围内中心位置，进行测设。2、基坑开挖本工种设计地基换工，夯填砂砾垫层1100mm；根据此特点，采用机械大开挖，留200mm厚进行挖工、铲平。开挖时，根据现场实际土质，按规范要求1:0.33放坡，反铲挖掘机挖土。开挖出的土，根据现场实际情况，尽量留足需用的好土，多余土方挖出，避免二次搬运。人工开挖时，由技术员抄平好水平控制小木桩，用

49、方铲铲平。挖掘机挖土应该从上而下施工，禁止采用挖空底脚的操作方法。机械挖土,先发出信号，挖土的时候，挖掘机操作范围内，不许进行其他工作，装土的时候，任何人都不能停留在装土车上。3、砌筑工程材料砖：mu15多孔砖，毛石基础采用mu30毛石。砂浆：0.00以下采用m10水泥砂浆，一、二、三、四层采用m10混合砂浆，五层以上采用m7.5混合砂浆。砌筑要求a、开工前由工长对所管辖班组下发技术交底。b、砌筑前应提前浇水湿润砖块，水率保持在1015。c、砌筑采用满铺满挤“三一砌筑法“，要求灰浆饱满，灰缝812mm。d、外墙转角处应同时砌筑，内外墙交接处必须留斜槎，槎子长度不小于墙体高度的2/3，槎子必须平

50、直、通顺。e、隔墙与墙不同时砌筑又不留成斜槎时可于墙中引出阳槎或在墙的灰缝中预埋拉结筋，每道不少于2根。f、接槎时必须将表面清理干净，浇水湿润，填实砂浆，保持灰缝平直。g、砖墙按图纸要求每50mm设置26钢筋与构造柱拉结，具体要求见结构总说明。h、施工时需留置临时洞口，其侧边离交接处的墙面不少于500mm，顶部设边梁。4、钢筋工程凡进场钢筋须具备材质证明，原材料须取样试验，经复试合格后方可使用。钢筋绑扎前应仔细对照图纸进行翻样，根据翻样配料，施工前由工长对所管辖班组下发技术交底，准备施工工具，做好施工的准备工作。板中受力钢筋搭接，i级钢30d，ii级钢40d，搭接位置：上部钢筋在跨中1/3范围

51、内，下部钢筋在支座1/3范围内。钢筋保护层：基础40mm，柱、梁30mm，板20mm。保护层采用50mm50mm的水泥砂浆块。板上部钢筋用马凳按梅花状支起。所有钢筋绑扎，须填写隐检记录，质评资料及目检记录，验收合格后方可进行下道工序。5、砼工程水泥进场后须做复试，经复试合格后由试验室下达配合比。施工中严格掌握各种材料的用量，并在搅拌机前进行标识，注明每立方米、每盘用量。同时搅拌时，须车车进磅，做好记录。 浇筑前，对模板内杂物及油污、泥土清理干净。投料顺序：石子水泥砂子。本工程均采用插入式振捣器，一次浇筑厚度不宜超过振捣器作用部分长度的1.25倍，捣实砼的移动间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍

52、。砼浇筑后1昼夜浇水养护，养护期不少于7d，砼强度未达到1.2mpa之前不得上人作业。6、模板工程本工程模板采用钢木混合模板。模板支搭的标高、截面尺寸、平整度、垂直度应达到质量验收标准，以满足其钢度，稳定性要求。模板支撑应牢固可靠，安装进程中须有防倾覆的临时固定措施。本工程选用851脱模剂，每拆除一次模板经清理后涂刷脱模剂，再重新组装，以保证砼的外观质量。6、 架子工程本工程采用双排架子防护，外设立杆距墙2m，里皮距墙50cm，立杆间距1.5m，顺水间距1.2m，间距不大于1m。 架子底部夯实，垫木板，绑扫地杆。为加强架子的稳定性，每七根立杆间设十字盖，斜杆与地面夹角60o。为防止脚平架外倾，

53、与结构采用钢性拉接，拉接点间距附和“垂四平六“的原则。外防护架用闭目式安全网进行封闭，两平网塔接和网下口必须绑孔紧密。结构架子高出作业层1m，每步架子满铺脚手板，要求严密牢固并严禁探头板。7、 装饰工程装饰工程施工前，要组织质监部门、建设、设计、施工单位四方参加的主体结构工程核验收，对已完全体分部工程进行全面检查、发现问题及时处理，清除隐患，并做好装饰前材料、机具及技术准备工作。1、根据预算所需材料数量，提出材料进场日期，在不影响施工用料的原则下，尽量减少施工用地，按照供料计划分期分批组织材料进场。2、将墙面找方垂直线，清理基层，然后冲筋，按照图纸要求，分层找平垂直，阴阳角度方正，然后拉线作灰

54、饼。底子灰应粘结牢固，并用刮杠刮平，木抹子抹平。3、罩面应均匀一致，并应在终凝前刮平压光，上三遍灰抹子。4、油漆、涂料施工：油漆工程施工时，施工环境应清洁干净，待抹灰、楼地面工程全部完工后方可施工，油漆涂刷前被涂物的表面必须干燥、清洁，刷漆时要多刷多理不流坠，达到薄厚均匀，色调一致，表面光亮。墙面涂料基层要求现整，对缝隙微小孔洞，要用腻子找平，并用砂纸磨平。为了使颜色一致，应使用同一配合比的涂料，使用时涂料搅匀，方可涂刷，接槎外留在阴阳角外必须保证涂层均匀一致表面不显刷纹。8、 楼地面工程楼地面工程只作50厚豆石砼垫层。做垫层必须先冲筋后做垫层，其平整度要控制在4mm以内，加强养护45天后，才

55、能进行上层施工。10、层面工程1、屋面保温层及找平层必须符合设计要求，防水采用防水卷材。2、做水泥砂浆找平层表面应平整压光，屋面与女儿墙交接处抹成r150mm圆角。3、本工程屋面材料防水，专业性强，为保证质量，我们请专业人员作防水层。4、原材料在使用前经化验合格后才能使用，不合格材料严禁使用。11、水、暖、电安装工程管道安装应选用合格的产品，并按设计放线，坡度值及坡向应符合图纸和规范要求。水、暖安装前做单项试压，完毕后做通、闭水后试验和打压试验，卫生间闭水试验不少于24小时。电预埋管路宜沿最近线路敷设，应尽量减少弯曲，用线管的弯曲丝接套丝，折扁裂缝焊接，管口应套丝用堵头堵塞。油漆防腐等均符合图纸各施工规范及质量评定标准。 灯具、插座、开关等器具安装，其标高位置应符合设计要求，表面应平直洁净方正。灯具、插座、开关等器具必须选用合格产品，不合格产品严禁使用。做好各种绝缘接地电阻的测试和系统调整记录，检查配线的组序一定要符合设计要求。五、预防质量通病之措施本工程按优质工程进行管理与控制，其优质工程的目标体系与创优质工程的保证措施在本工程施工组织设计中做了详述。本措施不再述。创优质工程除对各分