機器人范文精選

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

關鍵詞：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《黃帝內經(jīng)》中已經(jīng)有關于按摩的記載。新中國成立后，我國衛(wèi)生部門關注中醫(yī)發(fā)展，中醫(yī)按摩的手法不斷整理，按摩更加規(guī)范，通過按摩調整人體功能，改善機體病理狀態(tài)，達到舒經(jīng)活絡及行氣止血的效果。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?，F(xiàn)階段，柔性關節(jié)機器人設計理念引入按摩機器人領域，通過輕量化設計，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位置。設計過程中取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，滿足人體對按摩的要求，對此，在中醫(yī)按摩機器人設計過程中，應當根據(jù)按摩方法設計手臂結構。比如，在推法設計過程中，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科交流、鍛煉團隊協(xié)作能力、磨煉意志品質、形成創(chuàng)新思維等。

關鍵詞: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技術解決方案，都更加需要增強創(chuàng)新這個第一動力。大學生創(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，隨著機器人技術的進步與應用，以機器人技術為基礎的機器人創(chuàng)新實踐教育在國內高校得到廣泛發(fā)展，其學科交叉、緊跟前沿的特點獲得了科研領域、教學領域甚至創(chuàng)投領域的關注。機器人創(chuàng)新實踐教育不僅培養(yǎng)了青年學生的科創(chuàng)興趣、綜合素質、學科能力，也為機器人產業(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業(yè)的橋梁，為智能硬件領域培養(yǎng)了大批卓越的工程師、創(chuàng)業(yè)企業(yè)家。一項針對全國大學生機器人大賽(CURC)參賽者畢業(yè)后創(chuàng)業(yè)情況的調研顯示，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。吳振宇等學者認為，加強高校機器人實踐教學體系建設，有利于培養(yǎng)大學生的創(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與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的關系，但仍需要繼續(xù)深入剖析二者的內在聯(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，主要做法有開設創(chuàng)新類課程，成立教師指導團隊，鼓勵科創(chuàng)類基地協(xié)會組織建設，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內核和ARM926EJ-S雙核，具有高性能與低功耗的特性。ARM內核完成非實時性的指令解釋、軌跡規(guī)劃、數(shù)據(jù)管理、任務管理、網(wǎng)絡通信等工作，DSP內核由于具有強大計算能力完成插補計算、逆運動學、速度和位置控制、I/O控制等實時任務。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。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標準的以太網(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。為保證功能重構與硬件平臺無關，采用Win-dowsCE6.0操作系統(tǒng)。該模塊包含的軟件功能構件有:文件管理、示教編程、參數(shù)設置、參數(shù)管理、圖形模擬、以太網(wǎng)通信等。I/O模塊負責邏輯控制功能，實現(xiàn)機器人與周邊設備的協(xié)調作業(yè)任務。CAN協(xié)議是建立在國際標準組織開放系統(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:客戶端和服務器，這里示教模塊作為客戶端，運動控制模塊作為服務器。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，定義成標準的報文格式;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。標準報文格式有7個字節(jié)，第1個字節(jié)是報文頭標識符，用來標識一次通訊的開始，本報文設為“%”。第2個字節(jié)是報文類型段，用來標識傳輸?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。當需要機器人完成急停處理、復位處理及超程報警等任務時，則傳送具有實時性標識的報文;對一般的機器人處理任務，將報文標識為非實時性。報文的長度由第3、4字節(jié)標識，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“＆”來標識報文尾。當傳輸?shù)男畔㈩愋蜆俗R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方法

模塊化機器人的控制軟件都應當具備可剪裁性或多重性，整個體系結構應當能夠被重新配置，以滿足多種應用領域的需求，具備理想“開放性”概念的控制軟件應可被拆分為多個標準部件。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構。“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”側重與外部系統(tǒng)通過定義標準的接口相互操作，而“柔性”是指系統(tǒng)能通過改變自身結構以適應外部環(huán)境的能力。這種柔性控制系統(tǒng)采用基于構件的組態(tài)結構，其軟件由三部分組成:嵌入式柔性控制系統(tǒng)開發(fā)平臺、機器人功能構件庫和運動規(guī)劃與控制算法構件庫。嵌入式柔性控制系統(tǒng)開發(fā)平臺用來實現(xiàn)功能構件封裝、系統(tǒng)配置等任務。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，控制軟件的整體結構流程被設計成前臺、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。功能構件的程序模式由配置腳本文件指定。構件化結構關鍵是構件的提取，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將它們進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。本文建立的構件庫由用戶層構件庫和核心層構件庫組成，兩者之間通過標準硬件接口進行通信。用戶層構件庫包括人機界面、示教編程、運動規(guī)劃、參數(shù)管理等非實時構件庫。由于用戶層使用WindowsCE操作系統(tǒng)，軟件模塊采用COM構件來實現(xiàn)。核心層構件庫包括譯碼處理、速度控制、位置控制、運動學、逆運動學等機器人作業(yè)的實時性任務。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)。各種功能構件按標準接口進行封裝，功能構件的接口。

控制模型及算法構件庫設計

論文關鍵詞：教育機器人應用現(xiàn)狀競賽

論文摘要：介紹教育機器人在機器人競賽及課內外教學中的應用現(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，機器人技術得到了迅速的發(fā)展。機器人技術是一個國家科學技術水平和國民經(jīng)濟現(xiàn)代化、信息化的重要標志，也是打開21世紀大門的鑰匙[1]。

隨著機器人技術的發(fā)展，其在教育領域的應用也逐步得到重視。目前教育機器人主要應用于課內外教學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風險圖像特征點，導致傳統(tǒng)方法存在預警延誤和預警結果不準確等問題。為此，提出新的實驗室機器人火災風險智能視覺預警方法。通過攝像頭采集實驗室火災圖像，采用Sobel邊緣檢測算法和Hough算法分別提取實驗室火災圖像的邊緣和邊緣的直線特征，提取實驗室火災風險特征點。根據(jù)火災特征，采用單目視覺的針孔模型計算火災風險發(fā)生的位置，進而實現(xiàn)實驗室機器人火災風險智能視覺預警。仿真分析結果表明，所提方法能夠及時發(fā)現(xiàn)實驗室火災風險，同時可實現(xiàn)快速報警。

關鍵詞：實驗室；機器人；火災風險；智能視覺預警

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，內部存放了大量的可燃性物品。如果發(fā)生火災，會產生不可估量的損失[1-2]。目前實驗室火災風險預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)火災風險，將火災消滅在初始階段，研究火災風險智能視覺預警具有十分重要的意義。國內相關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險的主要因素，構建火災風險預警信號評價模型，通過評價結果完成火災風險預警。高建豐等人[4]優(yōu)先計算不同類型火災發(fā)生的概率，同時將其設定為網(wǎng)絡輸出，使用量子粒子群算法對BP網(wǎng)絡訓練過程中形成的權值和閾值分別進行優(yōu)化處理，全面提升全局搜索能力，更好完成火災預警。在以上方法的基礎上，重點針對機器人對實驗室內的火災風險進行預警分析，提出一種實驗室機器人火災風險智能視覺預警方法。經(jīng)仿真分析測試證明，所提方法能夠有效提升預警能力，同時還能夠加快報警速度，更好預防火災的發(fā)生。

2方法

2.1實驗室圖像火災風險特征提取