【正文】 的眾多應(yīng)用中發(fā)揮作用。工業(yè)機器人也能夠在裝配線上操作——安裝小型元件，例如將電子元件安裝在線路板上。工業(yè)機器人可用于承擔(dān)常規(guī)的、冗長乏味的裝配線工作，或執(zhí)行那些對工人也許有危害的工作。2006年 6月，微軟公司推出Microsoft Robotics Studio，機器人模塊化、平臺統(tǒng)一化的趨勢越來越明顯，比爾2002年 丹麥iRobot公司推出了吸塵器機器人Roomba，它能避開障礙，自動設(shè)計行進路線，還能在電量不足時，自動駛向充電座。1998年 丹麥樂高公司推出機器人(Mindstorms)套件，讓機器人制造變得跟搭積木一樣，相對簡單又能任意拼裝，使機器人開始走入個人世界。1984年 英格伯格再推機器人Helpmate，這種機器人能在醫(yī)院里為病人送飯、送藥、送郵件。1978年 美國Unimation公司推出通用工業(yè)機器人PUMA，這標志著工業(yè)機器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。日本專家一向以研發(fā)仿人機器人和娛樂機器人的技術(shù)見長，后來更進一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。1969年 日本早稻田大學(xué)加藤一郎實驗室研發(fā)出第一臺以雙腳走路的機器人。它帶有視覺傳感器，能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木,不過控制它的計算機有一個房間那么大。美國興起研究第二代帶傳感器、“有感覺”的機器人，并向人工智能進發(fā)。Beast已經(jīng)能通過聲納系統(tǒng)、光電管等裝置，根據(jù)環(huán)境校正自己的位置。1965年約翰1962年1963年傳感器的應(yīng)用提高了機器人的可操作性。由于英格伯格對工業(yè)機器人的研發(fā)和宣傳，他也被稱為“工業(yè)機器人之父”。英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機器人。這個定義影響到以后30年智能機器人的研究方向。1956年 在達特茅斯會議上，馬文德沃爾制造出世界上第一臺可編程的機器人，并注冊了專利。維納出版《控制論》，闡述了機器中的通信和控制機能與人的神經(jīng)、感覺機能的共同規(guī)律，率先提出以計算機為核心的自動化工廠。雖然這只是科幻小說里的創(chuàng)造，但后來成為學(xué)術(shù)界默認的研發(fā)原則。但它讓人們對家用機器人的憧憬變得更加具體。1939年 美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司制造的家用機器人Elektro。 1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾(4) 中國科學(xué)院自動化所自行設(shè)計、制造的全方位移動式機器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)。(2) 香港城市大學(xué)智能設(shè)計、自動化及制造研究中心的自動導(dǎo)航車和服務(wù)機器人。傳感技術(shù)、信息融合技術(shù)研究(差分全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、磁羅盤和光碼盤定位系統(tǒng)、超聲測距系統(tǒng)、視覺處理技術(shù)、信息融合技術(shù)) 。基于傳感器信息的局部路徑規(guī)劃技術(shù)研究(基于多種傳感器信息的“感知一動作”行為、基于環(huán)境勢場法的“感知一動作”行為、基于模糊控制的局部路徑規(guī)劃與導(dǎo)航控制) 。國內(nèi)在移動機器人的研究起步較晚,大多數(shù)研究尚處于某個單項研究階段,主要的研究工作：(1) 清華大學(xué)智能移動機器人于1994 年通過鑒定。 自從1996 年成功地舉行了第一次世界機器人足球賽以來,現(xiàn)在,一年一度的世界機器人足球賽已經(jīng)吸引了越來越多的團體參加,極大地推進了多移動機器人技術(shù)的研究,成為研究和驗證人工智能成果的實驗床。這就需要機器人具有下述能力:移動和操作集成于一體的能力,在多機器人之間的協(xié)作能力,與人的交互能力和無碰路徑的實時修改能力。 機器人正在從工廠的結(jié)構(gòu)化環(huán)境進入人們每天的生活環(huán)境———醫(yī)院、辦公室、家庭、建筑工地和其它雜亂及不可控環(huán)境。對機器人的要求:一是小且輕,以便搬運到現(xiàn)場,能在鋪滿自然障礙物和沖突后的殘骸的現(xiàn)場中導(dǎo)航,能在現(xiàn)場的邊界上停留,提高操作速度。整個計劃的最終目標是用一到兩個得到基本訓(xùn)練的爆炸物處理專家,監(jiān)控多達50 個機器人,在一個足球場大小的現(xiàn)場上,并行地工作,清除軍用品。在這些參數(shù)中,要考慮自主與半自主機器人控制的比較,用于定彈藥位置的隨機與直接搜索策略的比較,整個場地與有限移動驅(qū)動系統(tǒng)的比較。美國的FETCH計劃是在BUGS 計劃的基礎(chǔ)上,研究使用一群小的、堅固的自主移動機器人去清除地表上的未爆炸的M42 炮彈。關(guān)于第一期任務(wù),在經(jīng)歷了實驗室到模擬實驗場地之后,已經(jīng)在一個作戰(zhàn)用的真實倉庫環(huán)境內(nèi),進行了成功的演示。美國的MDARS 項目是在著名的保安機器人RO2BART的基礎(chǔ)上建立的一個多移動機器人平臺,用來在指定地點執(zhí)行隨機巡邏任務(wù)。因此,本項目的一個長期目標,就是在發(fā)生戰(zhàn)斗的條件下,使用機器人團隊,在現(xiàn)場的內(nèi)外,為部隊提供支持。目的是研究和開發(fā)由許多小的、低價的、半自主的移動機器人組成的機器人團隊的協(xié)調(diào)與控制技術(shù)并將其應(yīng)用于戰(zhàn)略重要情況。分兩階段進行:技術(shù)開發(fā)和系統(tǒng)設(shè)計。也就是說,無需一個中心模型,但要留出空間用于具體任務(wù)記憶和學(xué)習(xí)?！舡h(huán)境提供足夠的信息以使產(chǎn)生自適應(yīng)行為成為可能?！魴C器人的行為是由這個系統(tǒng)的動力學(xué)創(chuàng)現(xiàn)出來的。(5)生態(tài)機器人學(xué)(生物機器人學(xué)) 生態(tài)機器入學(xué)就是把生態(tài)學(xué)的原理應(yīng)用到移動機器人設(shè)計中去的實踐。作者將一個用于導(dǎo)航移動機器人的分布式視覺系統(tǒng)作為例子,進行了解釋和說明。因此,他提出了一個新概念:感知信息基礎(chǔ)設(shè)施。在未知和變化的環(huán)境中,頭部跟蹤系統(tǒng)有幫助,且是可行的。完全遙現(xiàn)是實現(xiàn)遠程操作一個或幾個移動機器人的最佳可能方案,但太貴。遠程操作的半自主機器人,毫無疑問,是一個發(fā)展方向。(3)遙控移動機器人 對機器自主性的挑戰(zhàn)來自要求完成的任務(wù)和高度非結(jié)構(gòu)化和變化的環(huán)境。一個高完整性機器人則時刻監(jiān)視自己的行為,一旦發(fā)現(xiàn)異常,立即停止運轉(zhuǎn)。(2)高完整性機器人 沒有一個系統(tǒng)可以做到100%可靠。 國外還研制了一種獨輪機器人,它與具有靜態(tài)穩(wěn)定性的多輪移動機器人相比,具有很好的動態(tài)穩(wěn)定性,對姿態(tài)干擾的不敏感性,高可操作性,低的滾動阻力,跌倒的恢復(fù)能力和水陸兩用性。該輪椅機器人在公共場所擁擠的、有大量乘客的環(huán)境中,進行了超過36 個小時的考驗,所表現(xiàn)出的性能是其它現(xiàn)存的輪椅機器人或移動機器人所不可比的。為了在火星上進行長距離探險,又開始了新一代樣機的研制,命名為Rocky7 , 并在Lavic 湖的巖溶流上和干枯的湖床上進行了成功的實驗。丹蒂計劃的主要目標是為實現(xiàn)在充滿碎片的月球或其它星球的表面進行探索而提供一種機器人解決方案。它與其他機器人,NavLab ,不同之處是它于1994 年在斯珀火山的火山口中進行了成功的演示,雖然在返回時,在一陡峭的、泥濘的路上,失去了穩(wěn)定性,倒向了一邊,但作為指定的探險任務(wù)早己完成。進入90 年代,隨著技術(shù)的進步,移動機器人開始在更現(xiàn)實的基礎(chǔ)上,開拓各個應(yīng)用領(lǐng)域,向?qū)嵱没M軍。初期的研究,主要從學(xué)術(shù)角度研究室外機器人的體系結(jié)構(gòu)和信息處理,并建立實驗系統(tǒng)進行驗證。日本通產(chǎn)省組織的極限環(huán)境下作業(yè)的機器人計劃。為此,從80 年代開始,美國國防高級研究計劃局(DARPA) 專門立項,制定了地面天人作戰(zhàn)平臺的戰(zhàn)略計劃。 第 9 周—第 9 周 準備答辯材料，答辯。第 7 周—第 7 周 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。第 6 周—第6 周 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。第 2 周—第 3 周 設(shè)計全向移動底盤整體機構(gòu)，并繪制零件圖與裝配圖。第 17 周—第 18 周 設(shè)計全向移動底盤驅(qū)動輪傳動機構(gòu)，并繪制與裝配圖。第 14 周—第 15 周 設(shè)計全向移動機器人底盤驅(qū)動輪傳動機構(gòu)。5．設(shè)計工作進度計劃本畢業(yè)設(shè)計的階段劃分與進度安排如下：第7學(xué)期 第 7 周—第 12 周 收集資料，撰寫開題報告、文獻綜述、外文翻譯。4．預(yù)期設(shè)計成果依照設(shè)計任務(wù)書要求，設(shè)計完成時將產(chǎn)生如下成果：，并繪制零件圖與裝配圖；，并繪制零件圖與裝配圖；，并繪制零件圖與裝配圖；，并對主要受力部件進行有限元分析；；基本要求： 結(jié)構(gòu)布局合理、可行，傳動順暢、高效。機器人的行進方向由兩輪驅(qū)動機構(gòu)的速度差值決定，通過對兩個電機施加不同的速度可實現(xiàn)任意方向的驅(qū)動，因此可以實現(xiàn)全向移動。該機構(gòu)利用一個高精度驅(qū)動輪和兩個隨機輪構(gòu)成。所以最終選用四輪機構(gòu)中的兩輪獨立驅(qū)動機構(gòu) 可行性分析 四輪機構(gòu)其優(yōu)點是驅(qū)動輪和負載能力更強，具有較高的地面適應(yīng)能力和穩(wěn)定性。 綜上所述，從體積質(zhì)量，伺服驅(qū)動系統(tǒng)精確度，成本，運動靈活性，能否實現(xiàn)小半徑回轉(zhuǎn)，穩(wěn)定度，控制簡單，設(shè)計簡單角度總觀：三輪機構(gòu)中選用兩輪獨立驅(qū)動機構(gòu)，四輪機構(gòu)中選用兩輪獨立驅(qū)動機構(gòu)。5）兩輪差速器驅(qū)動汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)如圖（10）所示，該種機構(gòu)也采用艾克曼轉(zhuǎn)向機構(gòu)實現(xiàn)機器人的運動方向控制，而后面兩個驅(qū)動則采用單伺服電機驅(qū)動差速器的方式實現(xiàn)。艾克曼轉(zhuǎn)向機構(gòu)技術(shù)成熟，在性能和可靠性之間得到較好的均衡。艾克曼轉(zhuǎn)向時目前地面車輛最通用的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，兩個轉(zhuǎn)向輪之間通過四連桿機構(gòu)連接并確定轉(zhuǎn)向角之間的相互關(guān)系，可以使轉(zhuǎn)向輪得到基本滿意的朝向。 4)兩輪獨立驅(qū)動汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu) 如圖（9）所示，該移動機構(gòu)的兩個驅(qū)動后輪分別利用獨立地伺服電機進行驅(qū)動，實現(xiàn)機器人本體的運動速度控制。該機構(gòu)的優(yōu)點是可以實現(xiàn)不同半徑甚至原地零半徑的轉(zhuǎn)向，可以滿足崎嶇地形移動機器人的的性能要求。機器人平臺只能通過滑動轉(zhuǎn)向方式進行方向控制，即完全靠兩側(cè)驅(qū)動輪獨立驅(qū)動產(chǎn)生的速度差使車輪產(chǎn)生側(cè)向滑動來完成轉(zhuǎn)向操作。 3)四輪全驅(qū)機構(gòu) 四輪全驅(qū)機構(gòu)如圖（8）所示。然而，該種機構(gòu)的控制自由度變得更高，并且由于在運動過程中要求各個獨立的導(dǎo)向機構(gòu)相互協(xié)調(diào)，保持一定的相互關(guān)系，因此控制算法更為復(fù)雜。 2)四輪全驅(qū)動全導(dǎo)向機構(gòu)如圖（7）所示，該種移動機構(gòu)同三輪機器人中的三輪全驅(qū)動全導(dǎo)向機構(gòu)在工作原理上完全相同。同三輪機構(gòu)相比，四輪機構(gòu)的缺點在于其回轉(zhuǎn)半徑較大，轉(zhuǎn)向不靈活。但是該機構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，完成每個動作都需要對6個伺服電機進行合理控制，且對于方向和驅(qū)動控制精度有較高要求，因此控制難度較大。當(dāng)三個輪子保持初始位置以相同的速度轉(zhuǎn)動時，及其本體做原地零半徑旋轉(zhuǎn)運動；當(dāng)三個輪子導(dǎo)向角度相同并以相同速度驅(qū)動時，本體按照該導(dǎo)向角方向做直線運動。放置，用齒輪或者鏈條將輪子同分別用以進行方向控制和驅(qū)動的電機相連。5）三輪全驅(qū)動全導(dǎo)向機構(gòu)三輪全驅(qū)動全導(dǎo)向機構(gòu)屬于同步驅(qū)動的裝置方式。該機構(gòu)在控制上需要按照機器人運動學(xué)模型把移動平臺的整體運動分解為對三個電機的控制命令，然后控制導(dǎo)向輪的轉(zhuǎn)動和兩個驅(qū)動輪的差動實現(xiàn)本體運動。這種移動機構(gòu)和驅(qū)動系統(tǒng)可以利用一些通用的傳動系統(tǒng)零部件，傳動效率較高，制造成本較低；但在傳動模式上仍是機械傳動模式，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體積較大，質(zhì)量也比較大，同時運動不靈活，不能實現(xiàn)機器人本體的小半徑回轉(zhuǎn)運動。驅(qū)動輪同驅(qū)動控制電機通過驅(qū)動齒輪箱體連接，在箱體內(nèi)安裝有全部傳動系統(tǒng)的減速齒輪、差動器等傳動零件，通過箱體兩端的半軸帶動左、右驅(qū)動輪運動。該種移動機構(gòu)的特點是控制比較方便，能耗低，對于伺服系統(tǒng)和制造裝備精度要求不高，而且旋轉(zhuǎn)半徑可以從0到無窮大連續(xù)變化；缺點是由于導(dǎo)向和驅(qū)動的驅(qū)動器均集中在前輪部分，復(fù)合運動結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜，而且車體本身的運動并不十分靈活。因此，通過對前輪的這兩個自由度進行復(fù)合控制，可以同時實現(xiàn)對機器人本體的運行速度和運行方向的控制。該機構(gòu)的缺點是對伺服系統(tǒng)的要求較高，如進行嚴格的直線運動則需保證左右兩個輪子的旋轉(zhuǎn)速度完全一樣，且在加減速時的動態(tài)特性也應(yīng)完全一致，這就要求伺服驅(qū)動系統(tǒng)要求有足夠的精度和優(yōu)異的動態(tài)特性，從而會導(dǎo)致機器人底盤的成本增加。機器人的行進方向由兩輪驅(qū)動機構(gòu)的速度差值決定，通過對兩個電機施加不同的速度可實現(xiàn)任意方向的驅(qū)動，因此屬于差分驅(qū)動方式。如圖（1），該機構(gòu)利用一個高精度驅(qū)動輪和兩個隨機輪構(gòu)成。 三輪移動機構(gòu)具有一定的穩(wěn)定性，是輪式機器人的基本移動機構(gòu)之一，在