物理光学创新实验2

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1、理学院SchoolofSciences创新教育实践I报告学生姓名:学生学号:所在班级:所在专业:指导教师:实习场所:实习时间:实习成绩总评第一项第二项关于机器人的设计研究一、论文简述本文通过对一些近年來的关于机器人设计及研究的论文，期刊进行总结，把握论文的主要意思，主干思想，对有关论文总结。二、论文正文机器人是一种具有运算、判断和学习能力的智能机器。机器人技术综合了计算机技术、控制学、机械T程学、信息技术、人工智能学和仿生学等多学科而形成的高新技术，是现在研究活跃，应用日益广泛的领域。它的应用情况代

2、表了一个国家工业自动化水平的高低。机器人的设计涉及到很多方面的知识，机器人在工业生产屮而不同的机器人乂有不同的用途。比如装配机器人、抛光机器人、去毛刺机器人、助力机器人、康复机器人・・•，机器人的用途很多，国外对机器人的研究比较早，国内的研究应用还不是很广泛，一些基本设备也只用于教学，实验，没有大规模生产。下买你针对几个不同的机器人类型进行分析。1、喷涂机器人喷涂机器人技术的研究在国外起步较早，目前已是一项十分成熟的技术。比较早开发出应用型喷涂机器人的公司主要有美国的minhit公司、fudge公司

3、和德国的hate公司。目前，国外知名的喷涂机器人公司主要有ABB公司、MOTOMAN公司和FANUC公司、KUKA公司和ADEPT公司等等，他们的研究内容主要有以下5个方面:机器人机械系统、控制系统、网络通信、传感系统、稳定性。喷漆机器人除了具有喷涂工艺的特点以外，仍然具有一般工业机器人所共有的特征。从机器人学研究的角度来讲，喷漆机器人的运动学正反解问题，动力学问题，工作空间分析以及操作灵活性评价问题，末端位姿误丼分析与补偿等等,仍然是机器人领域研究的热点。2、轮足混合驱动爬壁机器人爬壁机器人是移动

4、机器人研究领域的一个重要分支，它具有在垂直表面运动并携带工具作业的能力，在石化、核电站、船舶，以及高楼外壁清洗等领域得到了广泛的研究和应用，近年來又在侦察、探测、反恐等领域得到了应用研究，具有重要的理论研究意义和广阔的应用前景。结合轮式爬壁机器人和足式爬壁机器人的特点，设计了轮足混合双吸盘爬壁机器人样机。分析了机器人的工作环境对吸附性能的需求，设计出具有内、外密封圈结构的吸盘，其具有滑动吸附和静止吸附两种状态。结合轮足切换机构，实现了机器人在轮式运动方式和双足运动方式之间的切换。在轮式移动方式下，吸

5、盘为滑动吸附，机器人在平整壁面上实现快速移动；双足运动方式下，吸盘为静止吸附状态，适用于机器人地壁过渡、越障等运动。分别对机器人在轮式和双足方式下的安全吸附条件进行了分析，求得机器人任意姿态卜-安全吸附所需吸附压力。然后分别对轮式和双足方式下机器人的运动学进行了分析，为机器人的运动控制打下基础。3、球形机器人球形机器人是一种以滚动方式行走的新型移动机器人，与传统的轮式、足式移动机器人相比，球形机器人具有运动灵活、自我保护能力强、环境适应能力强等特点，独特的机械结构和运动原理使其能够应用于多尘、潮湿、

6、崎岖的复杂环境。球形机器人在军事、工业、生活等方面都具有广泛的应用前景，是H前智能机器人领域的研究热点Z-o生活方面，球形机器人可以作为玩具型机器人供孩子娱乐，由于其外形没有棱角，因此不会对儿童造成伤害，还可以用于公寓、别墅室外的保安工作；工业方面，曲于球形机器人在转向运动方面有很强的优势，因此可以用于管道、沟渠等环境的检测工作；军事方面，由于球形机器人具有校强的自我保护能力和环境适应性，可用于未知环境的侦杳及星际探索等任务。对于机器人的一些基本问题阐述自机器人灵活性问题。第一种含义指的是机器人的灵

7、活性，对于给定的一个位姿，研究机器人末端执行器所能达到的位置及姿态集合。接近角、服务区等概念就是对该集合的描述，集合包含的位姿数越多，则机黠人灵活性越好。因此可以用这些概念来评定操作机在某个工作点的灵活程度。机器人灵活性的另一种含义就是机器人的可操作性，是从速度层而上对丁给定的位姿点研究机器人到达该目标点的运动可行性，其中包括机器人速度反解的精度问题。由于机器人的雅可比炬阵可以看作是机器人从关节空间和操作空间运动速度的映射关系，因此雅克比炬阵常被用來研究机器人速度层面的灵活性。雅克比矩阵的条件数&(

8、7)、行列式炉、最小条件数的倒数以及最小奇异值or都是被用來评价机器人速度层面的运动灵活性的指标。另外述有与动力学相关的动态可操作性椭球DME及广义惯性椭球GIE也反应操作灵活性。机器人动力学问题的研究主要包括以下三个方面：一•是机器人动力学建模方法；二是基于机器人动力学的齐种运用，如基于动力学思想的机械系统和控制系统设计；三是机器人动力学算法及计算精度等方面。在动力学建模方面，常见的建模方法有Langrange方法、Newton-Euler方法、Kane方法，旋量法