毕业设计（论文）-遥控灭火机器人设计

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1、441机器人概述1.1引言自1954年美国G.C.Devol发表了“通用重复型机器人”专利论文和1958年美国Consolidated发表“数字控制机器人”论文，揭开了机器人研究的序幕以来，机器人科学取得了突飞猛进的发展。它现在己经发展成为一门涉及到力学、电子学、计算机科学、控制理论、传感器技术、机械工程、仿生学和人工智能等诸多学科领域的综合性学科。随着机器人技术的飞速发展，机器人被大量地应用于空间、海洋、军事、工业、农业、家庭以及医疗卫生等众多领域，用途越来越广泛。机器人的发展大致经过以下三代的演变:第一代是顺序控制机器

2、人。它们是以1962年AMF公司和Unimation公司的“Versatran”与“Unimate”为起始产品，目前的应用已经普及化。这一代的机器人没有装配传感器，依靠人们给定的程序,重复进行各种操作。因为它们没有传感器的反馈信息，因此不能在作业过程中从外界不断获取信息，来改善其自身的行动品质，故应用范围和精度受到限制。第二代是具有简单的传感器反馈信息的机器人。它有若干传感器，能对自身的实际位置、方向、速度、力、触觉等进行测量，能通过“视觉”、“触觉”等传感能力对外部环境进行实际探测，从而根据这些反馈信息，在事先编好的算法

3、和程序指导下对操作过程进行调整。第三代是能感知外界环境与对象物，并具有对复杂信息进行准确处理，对自己行为作出自主决策能力的智能机器人。它能识别景物;有触觉、视觉、力觉、听觉，味觉等多种感觉;能实现搜索、追踪、辨色和识图等多种仿生动作;具有专家知识、语音功能和自学习能力等人工智能。遥操作机器人科学作为机器人科学的重要分支，一直得到了人们的广泛重视和关注。它的应用，在一定程度上将人类从一些危险、极限、不可达和不确定的环境中解放出来，人们希望能够在远距离遥操作机器人来完成一些人类不易或者不能完成的操作，例如:航空航天探测和试验，

4、核工业生产，有毒以及易爆危险品的处理，地下、海底作业等等。在操作者和控制对象之间存在远距离跨度约束的情况下，遥操作机器人技术可以实现人与机器人的同步交互操作，帮助人类实现感知能力和行为能力的延伸，将操作者、机器人和控制对象闭合到一个环路中。使得人类可以不必亲临现场，而通过安装在机器人身上的各种传感器采集现场的有关数据、图像和语音，在经过适当的处理后有效可靠地将有关信息传递给操作者，在虚拟现实技术和网络视频技术的帮助下，操作者可以实时的获知机器人操作现场的情况，并克服传输过程中的时延，得心应手地在本地对远端的机器人进行操作，

5、进而作用到操作现场达到交互控制操作对象的目的。1.2移动机器人作为机器人科学的一个重要组成部分，移动机器人一直都是机器人科学的研究热点之一,移动机器人能够移动到固定机器人无法到达的预定目标，完成设定的操作任务。近年来对移动机器人的研究受到重视，自主式移动机器人是研究最多的一种。作为智能机器人的一种，自主式机器人能够按照预先给出的任务指令，根据已知的地图信息作出全局路径规划，并在行进过程中，不断感知周围环境信息，引导机器人自身绕开障碍物，安全行驶到达指定目标，并执行要求的动作与操作。移动机器人就其运动方式来说，可以分为陆、海

6、、空三类。对于陆地机器人来说，按照移动方式，又可以划分成轮式移动机器人、步行移动机器人、蛇行机器人、履带式移动机器人、爬行机器人等几种，本文将要研究的是陆地轮式移动机器人。44移动机器人正在越来越受到世界各国的广泛关注，它在工业、民用、国防上都具有广泛的应用前景，如清洗机器人、服务机器人、导游机器人、巡逻机器人、防化侦察机器人、水下自主作业机器人、飞行机器人等1.3遥控机器人遥控机器人是一种可在对人有害或人接近的环境里,代替人去完成一定任务的远距离操作设备,而正是这些危险,恶劣,有害环境推动了机器人的发展,我们的祖先用长柄

7、夹钳去夹持烧红的铁块,进行锻打以免烫伤人手,这可以说是人类应用机器人的例子.1948年，美国阿尔汞实验室研制了一个应用于原子堆操作的反馈式遥操作机械式主从机械手M-I，这个就是遥控机器人的雏形。随着人工智能等相关学科的发展，遥控机器人科学取得了明显的进步。遥控机器人科学已经成为当前国际机器人领域的重要前沿课题，受到很多发达国家的重视，例如美国、俄罗斯、日本以及欧盟等地的研究机构都是投入了巨资进行遥控机器人的研究开发工作。遥控机器人的研究最早主要是应用于空间领域。美国的NASA的IME和JPL，日本宇航局，德国宇航研究院和欧

8、洲空间局长期致力于该领域的研究，取得了丰硕的成果。其中代表性的成果有:美国NASA的火星探测器成功登陆火星并且进行了相关研究;德国的ROTEX舱内空间机器人系统在航天飞机的密封舱内进行了多种操作试验。随着我国“神舟号”飞船研究工作的成功推进，相信对于机器人的遥操作的研究在我国也将取得令人瞩目的成功。遥控