【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 發(fā)展。 進(jìn)入 80 年代后，機(jī)器人生產(chǎn)繼續(xù)保持 70 年代后期的發(fā)展勢(shì)頭。到 80 年代中期機(jī)器人制造業(yè)成為發(fā)展最快和最好的經(jīng)濟(jì)部門之一。 到 20 世紀(jì) 80年代后期，由于傳統(tǒng)機(jī)器人用戶應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人已趨飽和，從而造成工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品的積壓，不少機(jī)器人廠家倒閉或被兼并，使國(guó)際機(jī)器人學(xué)研究和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)不景氣。到 90年代初，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)復(fù)蘇和繼續(xù)發(fā)展跡象。但是，好景不長(zhǎng)， 1993～ 1994年又出現(xiàn)低谷。 1995 年以來(lái)，世界機(jī)器人數(shù)量逐年增加，增長(zhǎng)率也較高。到 20xx 年，服役機(jī)器人約 100 萬(wàn)臺(tái)，機(jī)器人學(xué)仍然維持較好的發(fā)展勢(shì)頭，滿懷希 望跨入 21 世紀(jì)。 應(yīng)用范圍遍及工業(yè)、科技和國(guó)防的各個(gè)領(lǐng)域 在日本，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的最多的工業(yè)部門依次為家用電器制造、汽車制造、塑料成型、通用機(jī)械制造和金屬加工等工業(yè)。在美國(guó)，制造工業(yè)中的焊接、裝配、搬運(yùn)裝卸、鑄造和材料加工所使用的機(jī)器人占多數(shù)；其次則為噴漆和精整用機(jī)器人。在前蘇聯(lián)國(guó)家，機(jī)器人的應(yīng)用范圍包括鐘表和汽車零件的組裝、原子能電站的維護(hù)、鍛壓加工、水下作業(yè)、裝卸作業(yè)以及對(duì)人體有害物資的化學(xué)處理等。 —— 機(jī)器人學(xué) 機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展，已對(duì)許多國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)、太空和海洋探索、 國(guó)防以及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活產(chǎn)生了重大影響，而且這種影響必將進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)一種工業(yè)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)生重大變化時(shí)，總是要求科學(xué)和教育系統(tǒng)發(fā)生與之相適應(yīng)的調(diào)整和發(fā)展。發(fā)展知識(shí)經(jīng)濟(jì)對(duì)機(jī)器人的需求和機(jī)器人工業(yè)的迅速發(fā)展，為機(jī)器人學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。現(xiàn)在，機(jī)器人學(xué)這一新學(xué)科已從它的幼年時(shí)代轉(zhuǎn)入朝氣蓬勃的青年時(shí)代。許多國(guó)家先后成了機(jī)器人協(xié)會(huì)或?qū)W會(huì)。在美國(guó)、英國(guó)、瑞典和日本等國(guó)，還設(shè)立了機(jī)器人會(huì)議（ ISIP）、國(guó)際工業(yè)機(jī)器人技術(shù)會(huì)議（ CIRT）、國(guó)際自控聯(lián)（ IFAC）等等。 在我國(guó)， 1985 年已先后在幾個(gè)學(xué)會(huì)內(nèi)設(shè)立了機(jī)器 人專業(yè)委員會(huì)，以組織和開展機(jī)器人學(xué)科的學(xué)術(shù)交流，促進(jìn)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，提高我國(guó)機(jī)器人學(xué)的學(xué)術(shù)水平和技術(shù)水平。中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)智能機(jī)器人學(xué)會(huì)也于 1993 年成立。并成功地舉辦了四次全國(guó)性的學(xué)術(shù)會(huì)議。從1987 年起，由中國(guó)電子學(xué)會(huì)、中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)、中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)、中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)、中國(guó)宇航學(xué)會(huì)、國(guó)家 863 計(jì)劃智能機(jī)器人專家組、國(guó)家 863 計(jì)劃空間機(jī)器人專家組和中國(guó)機(jī)器人工程協(xié)會(huì)等聯(lián)合舉辦的全國(guó)機(jī)器人學(xué)術(shù)討論會(huì)，每?jī)赡曜笥遗e辦一次 。 目前在工業(yè)上運(yùn)行的 90%以上的機(jī)器人 ，都不具有智能。隨著工業(yè)機(jī)器人數(shù)量的快速增長(zhǎng)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)機(jī)器人的工作能力也提出更高的要求，特別是需要各種具有不同程湖南科技大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 NO: 8 度智能的機(jī)器人和特種機(jī)器人。 在我國(guó)，也已把智能機(jī)器人列入國(guó)家高技術(shù)計(jì)劃，足以證明政府有關(guān)部門對(duì)發(fā)展智能機(jī)器人的高度重視。經(jīng)過近 15 年的努力，我國(guó)的智能機(jī)器人研究與開發(fā)已取得豐碩成果。 湖南科技大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 NO: 9 2 避崖機(jī)器人的設(shè)計(jì)總方案 避崖機(jī)器人的設(shè)計(jì)任務(wù)及描述 設(shè)計(jì)任務(wù)：用單片機(jī)及其相應(yīng)的各種必要硬件組成的一個(gè)簡(jiǎn)單的避崖機(jī)器人，要求這個(gè)機(jī)器人在 移動(dòng)的過程當(dāng)中能夠檢測(cè)到白底的邊緣，避開邊緣繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)碰到障礙物時(shí)也能自動(dòng)避開，若檢測(cè)到邊緣步進(jìn)電機(jī)伴有音樂或聲音報(bào)警。 場(chǎng)景圖 機(jī)器人障礙物白色邊界白色線障礙物障礙物障礙物白色線場(chǎng)景描述 用白色線將設(shè)在一個(gè)空房間內(nèi) 4個(gè)障礙物及一條白色線圍起來(lái) ,機(jī)器人從 A 點(diǎn)出發(fā)繞過障礙物及避過白線到達(dá) B 點(diǎn) 。 其中白線代表懸崖 。 避崖 機(jī)器人的基本設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)思想：我國(guó)的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人， 而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種 湖南科技大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 NO: 10 檢測(cè)信號(hào) 機(jī)器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨(dú)立成體系的趨勢(shì)，如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。目前，國(guó)際上的機(jī)器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人，這和我國(guó)的分類是一致的。 基本設(shè)計(jì)方案：基本設(shè)計(jì)方案：設(shè)計(jì)的機(jī)器人在軟件及硬件的支持下能夠發(fā)現(xiàn)障礙并自主的躲避障礙 ,選擇一條可行的路徑。其中發(fā)現(xiàn)障礙我選擇紅外傳感器 ,可測(cè)一定范圍的距離。在測(cè)定范圍內(nèi)可以發(fā)現(xiàn)障礙物 ,測(cè)定障礙物距離達(dá)到避障目的 。 避崖機(jī)器人裝有紅外光電收發(fā)一體光電管，用來(lái)識(shí)別地面黑白顏色。白色的地面有反光，黑色的地面無(wú)反光 ,從而達(dá)到避崖目的 。 避崖機(jī)器人的總方案 避崖機(jī)器人的控制系統(tǒng)的功能框圖如圖 ： 圖 避崖機(jī)器人的控制系統(tǒng)的功能圖 對(duì)避崖機(jī)器人方案的理想設(shè)計(jì) 在本文中，我們將避崖機(jī)器人的設(shè)計(jì)過程主要分成兩個(gè)大部 分來(lái)分析：避障部分和避崖部分。 避障部分的設(shè)計(jì) 檢測(cè)障礙物，必須充分收集周圍環(huán)境信息，對(duì)其分析，最后確定障礙物的位置信息。常用的檢測(cè)手段有主動(dòng)式和被動(dòng)式。前者主動(dòng)發(fā)射信號(hào)，再對(duì)的反射回的信號(hào)進(jìn)行分析處理。被動(dòng)式檢測(cè)直接分析接受到的外部環(huán)境信號(hào)，要求系統(tǒng)自身信號(hào)處理能力較高。在本設(shè)計(jì)中我們選用了被動(dòng)式檢測(cè)手段。傳感器位置如圖 所示， 4 個(gè)傳感器分布在以 為半徑檢測(cè)信號(hào) LED，數(shù)碼管屏 ,喇叭 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路 控制器 傳感器 湖南科技大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 NO: 11 的圓上，相隔角度為 45 度，前方可測(cè)量范圍 120 度，可以計(jì)算得到，兩兩傳感器間的死區(qū)為 40cm，測(cè)量最大有效距離是 350cm，超過 該值則認(rèn)為前方?jīng)]有障礙物。 錯(cuò)誤 ! C B D A 45度 圖 坐標(biāo)標(biāo)定 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方案的確定： 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度設(shè)置為較?。梢允? /s ）每次轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角 15度， 6個(gè)傳感器認(rèn)為左、中、右三組，以每組傳感器測(cè)量小的值為該組傳感器量到的障礙物距離，測(cè)量中會(huì)出現(xiàn)圖 中的幾種情況。 (1)三組傳感器的值都不等于 1：圖 (a)為這種情況，三組傳感器都探測(cè)到了障礙物。圖 (a)中 ， d 大于 d1，此時(shí)機(jī)器人應(yīng)向右轉(zhuǎn)，反之，與圖 (a)情況對(duì)稱，如果 dr 大于 d1，則機(jī)器人應(yīng)向左轉(zhuǎn)。 (2)兩組傳感器的值不等于 1:圖 (b)， (c)， (d)都屬于這種情況。圖 (b)中，機(jī)器人正前方?jīng)]有障礙，則機(jī)器人保持原來(lái)前進(jìn)方向，不做轉(zhuǎn)動(dòng)；圖 (c)中， dcdr*cos(H)，dl=1，則機(jī)器人應(yīng)該向右轉(zhuǎn)；或者與之對(duì)稱， dcdl*cos(H)， dr=1，則左轉(zhuǎn)。圖 (d)與圖 (c)條件相反， dcdr*cos(H)， dl=1，則左轉(zhuǎn)， dcdl*cos(H)， dr=1，則右轉(zhuǎn)。 (3)僅一個(gè)傳感器的值不等于 1:圖 (e)和圖 (f)均是這種情況，對(duì)于圖 (e)中情況，左右都不存在障礙，則默認(rèn)右 轉(zhuǎn)；圖 (f)中， dc=dr=1,則右轉(zhuǎn)，對(duì)稱可知，dc=dl=1，則左轉(zhuǎn)。 湖南科技大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 NO: 12 圖 移動(dòng)機(jī)器人與障礙的相對(duì)位置關(guān)系 (4)兩個(gè)傳感器感受到障礙物 :圖 (b)d1與 dr之間如有足夠的角度且兩障礙物之間有足夠的距離可以讓機(jī)器人通過 ,則機(jī)器人調(diào)整方向 ,從中間通過 。 但在本設(shè)計(jì)中考慮到性價(jià)比我們只選擇了三個(gè)接觸傳感器分別裝在機(jī)器人的左、中、右三部位。 避崖部分的設(shè)計(jì) 避崖機(jī)器人裝有紅外光電收發(fā)一體光電管 CNY70，作為機(jī)器人的“ 眼睛”，用來(lái)識(shí)別地面黑白顏色。白色的地面有反光，黑色的地面無(wú)反光。（注：本避崖機(jī)器人只限定在室內(nèi)的理想環(huán)境中運(yùn)行，環(huán)境桌面為白色，周圍避崖部分為黑色）。同時(shí)也可設(shè)定程序使本機(jī)器人具有尋跡功能，原理大致相當(dāng)，按照黑色軌道（白底上用黑色膠布貼成）聲控啟動(dòng)尋跡，按黑色軌道行走，當(dāng)左右光電管接受到白色反光信號(hào)時(shí)，說明機(jī)器人已偏離黑線，則程序自動(dòng)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)向，從而沿黑線行走。紅外光電收發(fā)電路原理如圖 所示。 dr(1) dc(1) (f) X Y (e) Y d1(1) dc dr(1) (d) dr dc d1(1) Y dr d1(1) dc Y (c) X (b) X dr d1 Y X Y (a) d1 dc dr X X d1 湖南科技大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 NO: 13