机器人的控制系统与仿真开题报告

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1、 毕业设计开题报告 学学 生生 姓姓 名名： 学学 号：号： 学学 院院、系系： 专专 业业 ： 机械设计制造及其自动化 设设 计计 题题 目目： 机器人的控制系统设计与仿真 指 导 教 师指 导 教 师 : 2012 年 2 月 22 日 毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告 1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文 献综述： 文文 献献 综综 述述 1 1 本课题研究的背景和意义本课题研究的背景和意义 机器人是上世纪中叶迅速发展起来的高新技术密集的机电一体化产品，它是一种 自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也 可以

2、根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，它的任务是代替人完成那些枯燥、单 调、危险的工作，把人从大量的烦琐的重复的危险的劳动中解放出来 节省出人的脑力 物力 人力干别的创新之类的事情。在发达国家，工业机器人已经得到广泛应用。随着 科学技术的发展，机器人的应用范围也日益扩大，遍及工业、国防、宇宙空间、海洋 开发、医疗康复等领域。进入 21 世纪，人们已经愈来愈亲身地感受到机器人深入产业、 深入生活、深入社会的坚实步伐。 同时机器人的技术水平，是一个国家自动化水平和国家综合国力的表现，是工业 以及非产业界的主要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设 备。目前机器人在汽车工业、机电工

3、业、建筑业、海洋工业、军事和航天等领域获得 了广泛的应用，此外还出现仿生机器人、家政机器人、水下机器人、导游机器人、遥 控潜水器、蛇形机器人和高智慧的智能机器人等 1。 机器人技术是近年来高新技术发展的一个重要领域和研究热点。随着机器人技术 的发展，机器人的应用领域的不断扩大，对机器人的性能提出了更高的要求，因此， 如何有效地将其他领域（如图像处理、声音识别、最优控制、人工智能等）的研究成 果应用到机器人控制系统的实时操作中，是一项富有挑战性的研究工作 2 国内外的研究现状国内外的研究现状 国外机器人的研究和应用相当普遍，并进入了实用阶段，广泛应用在制造、航空航 天、国防等领域。随着机器人应用

4、的不断深入，目前机器人的研究正在机械结构、驱动 技术、智能传感器、编程语言、网络通信方式、集成化与系统化和控制技术方法等方面 迅速展开，并使得机器人应用从单机向系统发展，取得了丰富的研究成果，从而突破机 器人的传统应用领域，朝着更广泛的应用领域渗透，而机器人从研究到实际应用的核心 技术是机器人控制器。 目前国外机器人技术正在向智能机器和智能系统的方向发展，其主要表现在。(1) 机器人控制技术已实现了机器人的全数字化控制， 控制能力可达21轴的协调运动控制； 基于传感器的控制技术已取得了重大进展。目前重点研究开放式、模块化控制系统， 人机界面更加友好，具有良好的语言及图形编辑界面。同时机器人的控

5、制器的标准化 和网络化已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编 程的实用化将成为重点研究内容。(2)机器人网络化技术使机器人由独立的系统向群体 系统发展，使远距离操作监控、维护及遥控脑型工厂成为可能，这是机器人技术发展 的一个里程碑。目前，机器人仅仅实现了简单的网络通讯和控制，网络化机器人是目 前机器人研究中的热点之一。(3)机器人灵巧化和智能化发展 机器人结构越来越灵巧， 控制系统愈来愈小，其智能也越来越高，并正朝着一体化方向发展 2-3。 国内在工业机器人方面研究较为成熟，已经进入产业化的阶段，研制出多种工业 机器人样机，并有小批量在生产中使用。而在一些重要领域如

6、军事，航天等，机器人 的应用水平较高，如北京奥运会完成海上气象监测任务的“天象一号”无人船，中国 第二代排爆机器人“雪豹-10” ，上海世博会的智能服务机器人海宝等，这些机器人均 应用了嵌入式系统，其智能化程度非常高，能感知周边环境，并能独立自主工作，具 有强大的功能。但在多数领域机器人应用仍显不足，与发达国家差距大。 在我国像中科院沈阳自动化所，原机械部的北京自动化所，哈尔滨工业大学，北 京航空航天大学，清华大学等都涉及机器人的研究，研究内容主要集中在机器人视觉、 语音识别、智能传感器和路径规划、机器人网络化技术等相关理论和技术，并取得了 很多的成果。而且这几年来，我们国家在高校里边有很多研究生和博士生都在从事机 器人方面的研究。目前我们国家比较有代表性的研究，有工业机器人，水下机器人， 空间机器人，核工业的机器人，都在国际上应该处于领先水平，总体上我们国家与发 达国家相比，还存在很大的差距 4。 但在过去的几十年里，国外工业机器人控制器从最初非常复杂的硬件结构，低速 的运算能力，采用模拟控制，发展到今天高度集成化的硬件结构，强大的运算能力，