机器人吸尘器设计报告
摘要:根据人类快节奏生活环境的需要，在传统吸尘器的基础上运用了传感器技术，51单片机控制，全自动吸尘器将移动机器人技术和吸尘器技术有机地融合起来,实现室内环境的清洁,替代传统繁重的人工清洁工作,近年来已受到国内外的研究重视。
利用了超声波测距的原理，通过向前进方向发射超声波脉冲，并接收相应的返回声波脉冲，对墙壁等进行判断；通过以单片机为核心的控制器实现对超声发射和接收的选通控制，并在处理返回脉冲信号的基础上加以判断，选定相应的控制策略；通过驱动器驱动两步进电机，带动驱动轮，从而实现行走转向等功能；通过红外线热释电传感器对人的活动进行检测，减少人对吸尘器行走的影响。在吸尘器行走的同时，由其自身携带的吸尘风机，对经过的地面进行必要的吸尘清扫。当吸尘器电力不足时，电量传感器报警提示。
关键词：机器人吸尘器混合式步进电机超声波传感器灰尘传感器红外释热传感器电量传感器
一．整个控制系统的组成及主要设计思路分析
多功能吸尘器的整个控制系统，主要由电机部分、传感器部分、微型机算计部分（单片机8051）分组成。
该机器人吸尘器利用了超声波测距的原理，通过向前进方向发射超声波脉冲，并接收相应的返回声波脉冲，对障碍物进行判断；通过以单片机为核心的控制器实现对超声发射和接收的选通控制，并在处理返回脉冲信号的基础上加以判断，选定相应的控制策略；利用电子罗盘进行方向的判断，通过驱动器驱动两步进电机，带动驱动轮，从而实现避障。多功能吸尘器的红外线传感器能检测认得存在，在检测到人存在时会给单片机一个电信号，单片机控制吸尘器停止前进。多功能吸尘器实际上是一个行走机器人和吸尘器的组合体，吸尘器行走的同时，由其自身携带的小型吸尘部件，对经过的地面进行必要的吸尘清扫。
单片机作为控制源产生脉冲信号，驱动步进电机转动，同时检测超声波传感器与红外线传感器的信号，数字罗盘的转角信号同样也输出给单片机，由单片机完成信号的处理过程。
二．驱动电机部分
机器人吸尘器的驱动部分选择由两个四相步进电机以及相应的驱动机构组成。
1.选择步进电机的理由
步进电机的优势：
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
成本低
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一
线性关系存在，而且步进电机只有周期性的误差（一般步进电机的精度为步进角的
3-5%）而无累积误差等。
智能吸尘器是边行走边工作的，所以要求速度很低，一般要求3-5m／min左右，对电机转速的要求不高，所以综合考虑选择步进电机。
步进电机分三种：
磁阻式：反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5 度，但噪声和振动都很大。这种电机选择几乎不被选用。
永磁式：一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度。永磁式步进电机与传统的磁阻式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的
工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该
电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自
身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。
混合式：混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相。
两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。混合式步进电机某种程度
上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行。
这种步进电机的应用最为广泛。
混合式步进电机像磁阻式步进电机一样可以做成小步距角，采用细分电路后步距角更小，有较高的启动频率和运行频率，又像永磁式步进电机那样控制功率小，力矩较大，定子断电时有定位转矩。所以选择混合式步进电机。
2.参数计算
机器人吸尘器设计采用两个驱动后轮，一个前轮，如图所示。
步进电机带动两驱动轮（后轮），从而推动吸尘器运动。前轮不再采用传统的双轮结构，而采用了应用非常广泛的万向转轮这既减小了结构复杂度，又提高了转弯的灵活性。
通过改变作用于步进电机的脉冲信号的频率，可以对步进电机实现较高精度的调速。同时在对两电机分别施加相同或不同脉冲信号时，通过差速方式，可以方便的实现吸尘器前进、左转、右转、后退、调头等功能。这一设计的最大优点是吸尘器能够在任意半径下，以任意速度实现转弯，甚至当两后轮相互反向运动时，实现零转弯半径（即绕轴中点原地施转）。同时转弯的速度可通过改变单片机的程序来调节。
表 电机转向与吸尘器的运动方式
左步进电机 顺转 顺转 逆转 逆转 右步进电机 顺转 逆转 顺转 逆转 吸尘器运动
前进
左移
右移
后退
按照运行速度5m ／min ，设计车轮后轮的直径为8cm 计算，这样能够保证多功能吸尘器行走平稳，而且有很高的效率。
dn v π=
min /208
14.3500r d v n ≈?==
π 其中，v —运行速度
d —车轮直径
n —电机转速
由于智能吸尘器速度很低，而步进电机为避免低速爬行，其转速又不能太低，为此，在电机轴与轮轴之间采用了一级齿轮传动，设计传动比为5。设电机的转速为ｎ约为
min /100r 。
机器人吸尘器的质量取3Kg ，电机在平地上行走时，后车轮的的阻力矩
m
N T r
f m
g T f f ?=???=??=0647.004.0055.08.93
其中，f T —吸尘器后轮的的阻力矩
m —吸尘器质量
f
—滚动摩擦系数
r —后轮半径
电机爬坡时，
m N f mgr T f ?=+?
??=+=877.0)055.01(2
2
04.08.93)cos (sin θθ cm N T L ?=877.0max
多功能吸尘器的前轮阻力矩：
m
N T r f mg T f f ?=???=??=8.05.0055.08.93'
'前
其中， '
f T —吸尘器的前轮阻力矩
f
—滚动摩擦系数
r —前轮半径
最大负载转矩限制
要求： max L st T T >
一般使用中，取: )5.0~3.0/(max L st
T T =
式中：st T ——步进电动机启动转矩；
max L T ——最大静负载转矩。
m N T T L st ?==
=923.23
.0877
.0)5.0~3.0/(max 步进电机的保持转矩是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。且拍数较多是，始动转矩st T 越接近保持转矩，所以选定电机时，将保持转矩视为重要衡量参数。
通过网络查阅资料，有：
根据计算参数比较，选择了常州市江华电器电机有限公司的86BY450C-01混合式步进电机，价格在180—200元之间，可以接受。
步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，该电机的温升满足。
三．电动风机的选择
多功能吸尘器主要是利用电动机带动叶轮旋转时,在密封壳体内产生空气负压,吸取尘埃碎屑，电动机和叶轮组合一体,称为电动风机系统,电动风机系统是多功能吸尘器中关键件，一般的家用吸尘器电动风机系统功率(输入电功率)从几十瓦到一千瓦以上,较大功率的电风机系统一般都采用单相串励电动机驱动,电动风机系统在吸尘器工作时,工况不断变化风量最大时,吸入真空度为零,此时称为电风机系统的短路状态;吸入真空度为最高时,风量最小此时称为电风机系统的空载状态,电风机系统的最大输入功率、最大流量、最大真空度等都是电风机系统的重要技术指标。全自动吸尘器的电动风机要求电动机有很高的转速，转速不低于10000r/min.
本来想用直流无刷感应电机做为风机，但在查阅资料时发现可以直接买入做好的吸尘器电机。于是选择了苏州正益凯电器有限公司的吸尘器通用电机马达 FC8347 QW12T-05F。
价格在45——55之间，可以接受。
四．超声波传感器
1.原理
机器人智能吸尘器利用了超声波测距的原理，通过向前进方向发射超声波脉冲，并接收相应的返回声波脉冲，对障碍物进行判断。
s为障碍物与吸尘器之间的距离；t为发射到接收经历的时间；v为声波在空气中传播的速度。由于ｖ的值受温度的影响会波动，因此，在实际的应用中可以用以下公式来加以补偿，其中T表示空气的绝对温度，m/s为速度单位。
在智能吸尘器中，避障功能的实现正是利用了这一超声波测距的原理。它的传感器部分由三对（每对包括一个发射探头和一个接收探头）共六个超声波传感头组成。由单独的振荡电路产生频率固定为40kHz，幅值为5V的超声波信号。在控制器送来的路选信号的作用下，40kHz的振荡信号被加在超声发射探头的两端，从而产生超声信号向外发射；该信号遇到障碍物时，产生反射波，当这一反射波被接收探头接收后，根据前述测距的原理，就可以精确地判断障碍物的远近；同时，根据信号的幅值大小，也可以初步确定障碍物的大小。
40kHz的超声波信号是由555芯片构成的多谐振荡电路产生的。由R1、R11、R12和
C1构成外围的充放电电路；当参数漂移时，通过调节R12的阻值，可微调信号的中心频率。
2. 探测范围的确定
由于每一个超声波探头都有一定的指向性（即发射或接受的空间范围），所以在测量时必然存在盲区。因此，三对传感器必然以一定的尺寸分布在吸尘器的前端，从而使传感器测量的范围包含整个吸尘器所必须经过的空间，同时又避免探测死角（既使盲区落在须测量的范围之外）。
3.防止干扰
由于三对超声波传感探头之间的安装距离比较近，因而存在相互干扰的问题。为了解决这一问题，在设计中引进了循环扫描的方式。既循环地对每组探头施加发射和接收，当一组工作时，其余两组停止。循环周期由路选信号来控制，只有15ms（即在15ms的时间里完成一次对三组探头的扫描），因而在实际应用中很可靠。
空气的温度和湿度也会对精度产生影响。空气温度每上升20oC，检测距离至多增加
3.5%。在相对干燥的空气条件下，湿度的增加将导致声速最多增加2%。
4. 性能指标
超声波传感器的主要性能指标包括：
（1）工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。
（2）工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。
（3）灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。
5. 元件选择
全自动吸尘器选用了压电陶瓷式超声波传感器。
在超声波信号发射侧使用T40-16
在信号接受侧使用R40-16
发射信号侧由40HZ的通信电路、控制ON-OFF及驱动电路组成
接收信号侧由放大、比较和积分电路组成
（超声波传感器为了容易反射声波，对测定物体成直角安装。）
选择思路：
（1）分体式超声波传感器T40-16 R40-16
价格：5.00元一对左右成本较低，适合机器人吸尘器的选择。
适用范围：家用电器及其它电子设备的超声波遥控装置；超声测距及汽车倒车防撞装置；
液面探测；超声波近接开关及其它应用的超声波发射与接收。
（2）命名方法：
（TC）压电陶瓷超声传感器
（T）类别：T—通用性；F—防水性；
（40）中心频率：（KHz）
（16）外径：Φ（mm）——尺寸较小，满足机器人吸尘器小体积的特性
（TR）使用方式：T—发射；R—接受；TR—收发兼用
五．灰尘传感器
1. 原理
灰尘传感器是用光学方法测量悬浮于气相介质或者液相介质中的微小微粒特性的传感器装置，具有光测技术非接触式测量、不扰动被测对象等特点。
微粒和分子在光的照射下会产生光的散射现象，和此同时，还吸收部分照射光的能量。当一束平行单色光入射到被测颗粒场时，会受到颗粒周围散射和吸收的影响，光强将被衰减。如此一来便可求得入射光通过待测浓度场的相对衰减率。而相对衰减率的大小基本上能线性反应待测场灰尘的相对浓度。光强的大小和经光电转换的电信号强弱成正比，通过测得电信号就可以求得相对衰减率。
2. 相关资料和特性
光学原理，能够探测1微米以上的粉尘粒子；
2、两种输出模式，解决不同灵敏度使用要求，洁净环境Vout输出高电平信
号（4V）；
5VDC供电；
探测粒子范围：最大到8000pcs/283ml（1um以上粒子）；
3.主要优点
PWM方式输出；
结构紧凑，重量轻；
容易安装；
单电源供电；
价格低。低成本灰尘传感器PD4NS
4.几种灰尘传感器的比较
以下是相关传感器的介绍：
（一）产品名称:气味传感器/异味传感器TGS2600
产品型号:TGS2600
所属分类:半导体气体传感器
气味传感器/异味传感器TGS2600详细介绍：
室内空气检测气味传感器/异味传感器TGS2600主要参数：
型号：TGS2600-B00
可测量范围：1-30ppm
分辨率：0.3～0.6（10ppmH2阻值/空气中阻值）
防爆等级：
空气质量传感器输出信号：可变电阻值
环境温度：-10～50℃
室内空气质量检测传感器TGS2600主要特点：
对气味气体有很高的灵敏度；低功耗；对气态的空气质量检测有很高的灵敏度；长寿命，低价位；应用电路简单。可用于空气质量检测及室内空气质量检测，空气清新机等 气味传感器/异味传感器TGS2600用途:
气味传感器/异味传感器TGS2600广泛用于下述空气质量检测及自动控制领域：
空气清新机，小家电（控制板），暖通空调，换气扇，空气质量检测，新风系统，空气净化器，空气消毒机等等
（二）产品名称:灰尘传感器/粉尘传感器DSM501 产品型号:DSM501 所属分类:灰尘传感器
灰尘传感器/粉尘传感器DSM501详细介绍：
灰尘传感器DSM501产品简介：灰尘传感器DSM501可以感知烟草产生的烟气和花粉,房屋粉尘等,加热自动进气装置，可调电阻设置检测灰尘的大小。采用与粒子计算器相同原理为基础,检测出单位体积粒子的绝对个数. 二、灰尘传感器/粉尘传感器DSM501 主要特性：
●灰尘传感器DSM501可以感知烟草产生的烟气和花粉,房屋粉尘等●1微米以上
的微小粒子.
●体积小,重量轻,便于安装.
●5V的输入电路,便于信号处理.
●内藏气流发生器,可以自行吸引外部大气.
●保养简单,可以长期保持传感器的特性.
5. 最终灰尘传感器的选择
最终选择：灰尘传感器DSM501
理由：
灰尘传感器DSM501的对象是比气味物质更大的灰尘粉尘颗粒。
到1990年代中期，空气净化器已经能够从气味和灰尘两个方面检测空气质量。在那以后，人们对于“灰尘”的认识又发生了变化。在“灰尘”之中，尤其是“房屋灰尘（漂浮在地板上的灰尘等污物）”成为了关注的焦点。
而且，进入2000年代之后，在室内饲养宠物的家庭猛增。因此，除了气味之外，包含狗皮屑、猫皮屑、螨虫尸体等宠物产生的过敏物质在内的“房屋灰尘”，成为了引发过敏的罪魁祸首。房屋灰尘的颗粒比气味物质更大、更重，因此最初会在室内较底的位置漂浮，过一段时间便会堆积在地板上。
简而言之，DSM501 识别的灰尘颗粒要比TGS2600识别的体积大。这样DSM501可以有效区分灰尘与普通气体分子，不至于因为精度过高而造成混淆。同时，DSM501价格低廉，也比较常见，适合家用电器使用。所以选择灰尘传感器DSM501.
*DSM501如下图所示：
*输出波形：
*特性曲线：
*原理结构图：
*价格：35元左右
六．红外线热释电传感器
1.原理
热释电传感器利用热释电效应来检测受光面的温度升高值，得知光的辐射弧度，工作在红外波段内。这种传感器在常温下工作稳定可靠，使用简单，时间响应能到微秒级，已得到广泛使用。
热释电红外线传感器的结构由地电极、压环、环形电极、PYDF、弹簧等部分组成.
2.红外热释电传感器的特点
优缺点：
3.传感器选择
目前，市场上出现的热释电人体红外线传感器主要有：上海产的：SD02、PH5324
德国产的：LH1954、LH1958
美国HAMAMATSU公司产的：P2288
日本NIPPON CERAMIC公司的SCA02-1、RS02D
我们选择的是：
RE200B红外释热传感器
价格：3元经济性好
RE200B是传感器的一种，RE200B采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，并配合双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。
4. 参数
双元热释电红外传感器RE200B
灵敏元面积 2.0×1.0mm2
基片材料硅
基片厚度 0.5mm
工作波长 7-14μm
平均透过率 >75%
输出信号 >2.5V(420°k黑体1Hz调制频率0.3-3.0Hz 带宽72.5db增益)
噪声 <200mV(mVp-p) (25℃)
平衡度 <20%
工作电压 2.2-15V
工作电流 8.5-24μA(VD=10V,Rs=47kΩ,25℃)
源极电压 0.4-1.1V(VD=10V,Rs=47kΩ,25℃)
工作温度 -20℃- +70℃
保存温度 -35℃- +80℃
视场 139°×126°
说明
该传感器采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，采用双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。
1)上述特性指标是在源极电阻等于47KΩ条件下测定的，用户使用传感器时，可根据自己的需要调整R2的大小。
2)注意灵敏元的位置及视场大小，以便得到最佳光学设计。
3)所有电压信号的测量都是采用峰一峰值定标。平衡度B 中的EA 和EB
分别表示两个灵敏元的电压输出信号的峰一峰值
4)使用传感时，管脚的弯曲或焊接部位应离开管脚基部4mm 以上。 5)使用传感器前，应先参考说明书，尤其要防止接错管脚.
七．电量传感器
在吸尘器工作时，需要一个电量检测的传感器，例如：
在上图电路中，由于电容会受电磁场干扰，因此我们用如下电路作为检测电量的传感器。考虑到步进电机的额定电压是5V ，因此，将报警电压设置为4V 。即当电源低压至4V 时，红色LED1指示灯亮起。当正常工作时，绿色指示灯LED2亮起。
R1
470Ω
Q1
2N2222
LED1
LED2
R32kΩ
R43.3kΩ
R5470Ω
1.工作原理：
一般绿色的LED2的亮点电压2V 左右，三极管b 、e 的偏压0.6V ，因此加载B 极的电压需要在2.6V 才能点亮绿色LED2（在3.3K 电阻上的压降），因此当供电电压在4V 以上时，绿色LED2亮起、红色LED1不亮 （2.6/3.3K*(2k+3.3k ）=4V ）,若低于这个电压，晶体管截止，红色的LED1会点亮。 2.元件选择：
LED指示灯（绿）：考虑到正向电压，在这个吸尘器种，选用东莞衍兴电子有限公司生产的二极管绿色指示灯。具体参数如下，
在境温度＝25℃时的电特性
参数PAPAMETER 符号MIN TYP MAX 单位测试条件
发光强度Luminous Intensity Iv 200 350 Mcd IF=20mA
正向电压Forward Voltage VF 1.9 2.4 V IF=20mA
反向电流Reverse Current IR 10 uA VR=5V
波长Peak Wavelength λ d 565 575 nm IF=20mA
视角Viewing Angle 2θ1/2 20 25 deg IF=20mA
价格如下，
LED指示灯（红）选用东莞衍兴电子有限公司生产的二极管绿色指示灯。具体参数如下，
在境温度＝25℃时的电特性
参数PAPAMETER 符号MIN TYP MAX 单位测试条件
发光强度Luminous Intensity Iv 50 400 Mcd IF=20mA
正向电压Forward V oltage VF 2.0 2.2 V IF=20mA 反向电流Reverse Current IR 10 uA VR=5V
波长Peak Wavelength λd 620 630 nm IF=20mA
视角Viewing Angle 2θ1/2 - - - deg IF=20mA
价格如下：
三极管：选用开关型三极管。型号：2N2222
八．价格清单
混合式步进电机：200元*2
吸尘器电机：55元
灰尘传感器：35元
红外传感器：3元
51单片机：8元
红色LED灯珠：0.04元
红色LED灯珠：0.04元
三极管：0.1元
超声波传感器：5元
其他（电阻，外壳，车轮等等）：50元
合计：约557元
九．功耗：
直流减速电机：200W*2
吸尘器电机：1200W
51单片机：120mW
传感电路：约为20mW
十．设计的优缺点评估
通过分析，我们设计的机器人吸尘器与市面上的自动化吸尘器相比，具有以下优势：
优势：
1、价格低廉、经济实用。
2、噪声低。
3、体积小、质量小、轻便。
4、该机器受工作环境温度变化影响小，可以在低温环境下工作，并且具备长时间工作
的能力。
5、可以识别直径小至一微米以上的灰尘，适用于一些高精度实验室等场所。
6、可以在有电磁干扰的环境下工作。
缺点：
1、不能在有水的地面工作，否则易损伤电路。
2、行动至角落处或遇到灰尘极大处时，吸尘效果可能不佳。
3、不能自动返回并自行充电。
4、由于有红外线传感器，因此工作时容易受热源干扰。
改进措施：
1、可以在电路周围加防水外壳。
2、利用程序实现路径返回的功能。
3、尽量避免在热源多的环境中使用。
迎宾机器人介绍
迎宾机器人介绍 随着人们生活水平的提高，人们在追求物资享受的同时，再在追求精神生活的提高。科技馆不光但负责人们了解当今科技前沿，还是培养学生们学习科学技术的摇篮！ 由北京智能佳科技有限公司研发的迎宾机器人，不仅可以完成迎宾接待的任务，还是一个优秀的科技馆场馆解说员，企业形象的宣传大使，还是一个很好的科学研究移动平台。 迎宾机器人 北京智能佳科技有限公司研发的迎宾机器人拥有超酷的外形，它具备人机交互功能,开放式语言模式，它能进行动作表演,可以完成摇头、做欢迎、拥抱、握手、再见等动作。不仅如此,它还具有渊博的知识，可以与人进行语音聊天、问答、学习等互动活动，还可以唱歌、背诗、跳舞等功能。并且还可以遥控类人双足机器人各种动作。 迎宾机器人功能 1.行走：3组双排全向轮自由行走，启动时有3秒钟加速过程，运动速度： 0.5m/s-1.0m/s，转弯半径：0cm；最大爬坡角度：30度。 2.定位与导航：实现基于Monte Carlo算法的机器人自主定位，并结合视觉信 息和其他传感器信息对定位结果进行校正，实现定位精度在20cm以内； 利用激光、声纳等多种传感器信息融合，实现对周围环境的地图构建。
机器人可以根据地图信息，在指定起点和终点的轨迹上自主导航，到达 各教室完成解说。机器人行走过程中实现自主避障，躲避行人、固定物 体等障碍物，避障半径达到2m。机器人融合多种传感器信息，认知外界 环境，并通过人工智能算法决定机器人的迎宾动作。 3.语音交流：可进行非特定人群的自然语言交互（中文或英文），将记录声音 并转化为数字信号，操纵机器人各种运动，利用强大的计算机处理功能 和先进的语音识别技术，可与机器人交流“奥运知识”、“航天知识”等 科技问答题，机器人可以语音介绍工作环境内的的基本情况并播放相应 的视频或图片，并可以自主的介绍各个工作场景内容。 4.人体感应技术：机器人自动检测到游客的到来，主动迎接参观的观众并问好。 当游客在机器人面前停留数秒后，机器人会主动热情地伸出手与游客握 手，同时会说：“亲爱的朋友，见到您真高兴！请问您有什么需要我帮忙 的？”同时系统自动进入语音识别状态。 5.人脸识别：自动存储人脸信息，实现对有效范围内的人脸识别，判断人的身 份信息，可识别100人以上，识别准确率大于50%。 6.手臂功能：每个手臂具有5个自由度。具有3个手指，可以抓取轻小的物体。 7.表演：机器人不仅可以唱歌、舞蹈、背诵诗词歌赋等，也可以作为指挥家， 控制微型类人机器人跳各种舞蹈。 8.照相功能。迎宾机器人可以用数码相机为游客照相，合成为机器人与人的合 影后后打印出来，游客能够立刻取到相片。 9.当游客离开1.5米的视线时，迎宾机器人会举手然后摆手说：“欢迎下次再 来！ 10.控制系统硬件参数：主控器采用嵌入式PC，主频在1.5G以上。1G内存，32G 硬盘；从控制器不限数量和种类，以分布式多任务结构为原则。外部接 口：2个USB2.0接口、2个COM232接口、1个RJ45以太网接口等。 11.传感器：配有12个超声波测距传感器、5个红外传感器、1个激光传感器、 1个电子罗盘、1个摄像头。通信方式支持wifi（IEEE802.11g）无线通 信局域网、Ethernet以太网、Zigbee无线遥控。头部面板配有LED阵列，内置双音箱（可合声）、降噪麦克风。
扫地机器人设计
扫地机器人设计报告
一、功能综述 1、清扫模式：随机清扫、螺旋式清扫、交叉清扫、沿边清扫、定点清扫、预约清扫等相结合，实现全方位立体清扫； 2、智能导航系统：实现对房间地形的重构，自动规划清扫路线； 3、智能安全监控：防撞，防跌落，防缠绕，电池电量监测； 4、创新功能：灰尘量识别，实现床底清扫，手机遥控模式，尖端气流滤尘技术，室内空气质量监测与提醒； 5、其他基础功能：自动返回并充电，灰尘盒安装检查，灰尘盒容量探测。 二、机械及系统设计 扫地机器人机械设计如图1所示。 前 图1 扫地机器人机械设计图 清扫机构，行走机构，吸尘机构是本次设计的重点，也是难点所在。由于机器人运动部件多，运动状态经常改变，必然产生冲击和振动。因此，增加机器人运动平稳性，提高机器人动力学特性尤为重要。为此，在设计时应注意在满足强度和刚度的前提下，尽量减小运动部件的质量，并注意运动部件对转轴的质心装
配。 (1)行走驱动轮及驱动电机 该部分主要保证机器人能够在平面内移动。为了保证小车良好的直线性，可采用双电机驱动左右两轮的方式，且在车体的后端装有一个不锈钢万向滚珠，这样可以使小车获取较好的机动性和灵活性及灵活性。前轮驱动的好处是：转向性能得到改善。前轮是转向轮，使得转向时的行驶方向容易控制，不容易出现过度转向的现象，转向安全性也得到提高。 (2)清扫机构 用电机带动两个清扫刷，使左面清扫刷顺时针转动，右面逆时针转动，这样就可以在清扫灰尘时将灰尘集中于吸风口处，为吸尘机构的工作做准备；清扫刷设计成可更换型的，可选择棉质纺织品或尼龙等化纤材料的，以适应不同的工作环境。 (3)吸尘机构 旨在强大的吸力、将灰尘吸入灰尘储存箱中；这里我们采用尖端气流滤尘技术，全方位，多层次将灰尘一网打尽。 (4)擦地机构 在清扫、吸尘之后，利用安装在壳体下面的清洁布擦出残留在地面上的细小灰尘，同时也能够擦除地面上的顽固污渍，从而保证清洁工作的质量。 扫地机器人功能框图如图2所示。
一种智能机器人系统设计和实现.
一种智能机器人系统设计和实现 我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人，它给人的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的"活物".其实，这个自控"活物"的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂。智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉，或称自整步电动机，它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。我们称这种机器人为自控机器人，以便使它同前面谈到的机器人区分开来。它是控制论产生的结果，控制论主张这样的事实：生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的。正像一个智能机器人制造者所说的，机器人是一种系统的功能描述，这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到，现在它们已经成了我们自己能够制造的东西了 嵌入式是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术近年来得到了飞速的发展，但是嵌入式产业涉及的领域非常广泛，彼此之间的特点也相当明显。例如很多行业：手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视…… 1 智能机器人系统机械平台的搭建 智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构，以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包括有位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。 机器人前部为一四杆机构，使前轮能够在一定范围内调节其高度，主要功能是在机器人前部遇障碍时，前向连杆机构随车轮上抬，而遇到下凹障碍时前车轮先下降着地，以减小震动，提高整机平稳性。在主体的左右两侧，分别配置了平行四边形侧向被动适应机构，该平行四边形机构与主体之间通过铰链与其相连接，是小车行进的主要动力来源。利用两侧平行四边形可任意角度变形的特点，实现自适应各种障碍路面的效果。改变平行四边形机构的角度，可使左右两侧车轮充分与地面接触，使机器人的6个轮子受力尽量均匀，加强机器人对不同路面的适应能力，更加平稳地越过障碍，并且更好地保证整车的平衡性。主体机构主要起到支撑与连接机器人各个部分的作用，同时，整个机器人
仿生六足机器人中期报告
编号: 哈尔滨工业大学 大一年度项目中期检查报告 项目名称：仿生六足机器人 项目负责人：学号 联系电话：电子邮箱： 院系及专业：机电工程学院 指导教师：职称： 联系电话：电子邮箱： 院系及专业：机电工程学院 哈尔滨工业大学基础学部制表 填表日期：2014 年 6 月28 日
一、项目团队成员（包括项目负责人、按顺序） 二、指导教师意见 三、项目专家组意见
四、研究背景 1.研究现状 4.1国内研究现状 随着电子技术发展，计算机性能的提高，使多足步行机器人技术进入了基于计算机控制的发展阶段。其中有代表性的研究为1993年,美国卡内基-梅隆大学开发出有缆的八足步行机器人DANTE，图1所示,用于对南极的埃里伯斯火山进行了考察，其结构由2个独立的框架构成。这一阶段研究的重点在于机器人的运动机构的设计、机器人的步态生成与规划及传统的控制方法在机器人行走运动控制过程的应用。Boston Dynamics公司的Big Dog四足机器人用于为军队运输装备，其高3英尺，重165磅，可以以3.3英里的速度行进，其采用汽油动力。 图1 Adaptive Suspension Vehicle 图2 Odex1步行机器人 图3 MIT腿部实验室的四足和双足机器人图4 DANTE步行机器人 由于新的材料的发现、智能控制技术的发展、对步行机器人运动学、动力学高效建模方法的提出以及生物学知识的增长促使了步行机器人向模仿生物的方向发展。 4.2国外研究现状 我国步行机器人的研究开始较晚，真正开始是在上世纪80年代初。1980年，中国科学院长春光学精密机械研究所采用平行四边形和凸轮机构研制出一台八足螃蟹式步行机,主要用于海底探测
机器人餐厅创业策划报告
重庆交通大学大学生就业创业指导服务中心 《大学生创业基础》课程期末考核评阅 题号一二三四五六七八九十总分 得分 创业计划书 项目 机器人餐厅 名称 所在 年级专业 学院 序号姓名学号分工及撰写章节本人签名1 2 3 4 5 6 7 8 9
一、项目摘要（10分） 随着我国人口红利渐失，人工成本明显增高，餐饮企业面临着高成本经营风险。智能互联网时代，餐饮行业要如何改变、创新、颠覆？随着智能机器人、人工智能浪潮的到来，机器人和餐厅的有机结合将为餐饮行业另辟蹊径。 当前，整个餐饮行业已经从1.0时代的吃饱、2.0时代的吃好、3.0时代的好看好吃好玩等基本诉求，转向4.0时代的场景化体验需求。为应对互联网浪潮的冲击，众多餐饮企业开始迈出升级改造的步伐，借助互联网手段的创新应用，力求把智能创新升级的核心融入到品牌的血液中，以博取在行业中立于不败之地。 1.1 产品与服务 机器人餐厅，是以机器人为主题，餐厅为核心的一种经营模式，由机器人来提供完成点餐，上菜，结账，清洁的特色服务。 1.2 管理团队 本项目团队设定一名主要负责人，带领创业团队走向战略性创新与服务，结合财务，营销，机器人技术部，人力及后勤生产五个部门，以负责人占大头股份的股份制，多劳多得制管理和激励创业人员共同努力。 1.3 行业及市场 2015年，中国餐饮业的整体市场规模已经超过了两万亿元大关。但是，随着我国劳动力价格的上升，餐饮业的利润下降。越来越多的餐厅不再考虑如何大肆扩张，而是努力控制成本，提高效率，使利润回升。在我国劳动力成本逐渐增长，劳动力出现结构性短缺的当下，机器人代替人工从做“人做不到的事情”到做“人不愿意做的事情”已经成为一种趋势。 1.4 营销策略 餐饮部在盈利的前提下，处理好美食的高品位和低价位的问题。 1.5 财务计划及分析 由于政策支持，大学生创业三年免税，故税收成本不计算在内。 主要成本为：房屋租金，装修费用，员工工资，机器人租用费用，用具费用，宣传费用，水电费，原材料费等。主要收入：顾客消费。 1.6 风险因素 包括市场风险，技术风险，团队管理风险，财务风险，现金流风险等。
关于智能扫地机器人的市场调查报告以及总体设计
关于智能扫地机器人的市场调查报告以及总体设计 杨浩荣王健聪 (北京理工大学珠海学院电气工程及其自动化系) 引言：机器人技术作为20世纪最伟大的发明之一，自上世纪60年代问世以来，已获得巨大的进步。在机器人技术不断成熟的今天，机器人在工业领域大放异彩的同时，它已快速地在农业、军事、服务等非工业领域不断拓展，并取得一定的成果。 关键词：市场需求智能扫地机器人寻路算法 Market research report on intelligent robot sweeps the floor, and the overall design Yang Haorong Wang Jianlin Abstract:robot technology as one of the greatest inventions of the 20th century, since the 1960 s, has acquired great progress. In today's robot technology continues to mature, to shine in the field of industrial robot at the same time, it has quickly in non-industrial sectors such as agriculture, military and service development, and achieved certain results. Key words: market demand intelligent sweeping robot pathfinding algorithm 1.市场需求及其调查： 作为新兴的朝阳产业，机器人出现的时间虽然短暂，但是对社会的影响是巨大的，对人类的影响也是深远的。其中，服务型机器人因更为贴近人类的生活已经有越来越多的大企业把目光投注到服务型机器人上，并制定了一些列的产品开发战略规划，产品内容包括从提供家庭日常服务的机器人到机器人玩具。尤其是玩具机器人，因为技术起点相对低，目前已成为诸多大的生产厂家的追逐热点。 服务型机器人，如今的定义尚未统一。服务型机器人的范围很广。 为了更高地了解人们对服务型机器人的了解与期望，我们进行了问卷调查，调查结果如下：
智能机器人创新设计
智能机器人创新设计 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
智能机器人创新设计 第一阶段 智能机器人作品创新设计 智能机器人创新设计评选的目的是为了激发青少年的创新意识，鼓励机器人爱好者在机器人开发和使用中自主创新，以创新为主题，设计制作各种新颖的机器人项目，实现机器人的机械、电子、气动、软件以及传感器等方面的扩展应用，从而推动机器人应用的不断发展。 一.创新设计选题 智能机器人创新设计第一步是选题，选题应该遵循以下基本原则。 1.题目来源于生活，服务于生活 2.科学性、新颖性、展示性。 3.根据自身能力判断可行性。 二.创新设计途径 1.模仿：在已有成果的基础上，充分利用智能机器人技术，模仿其结构和控制原理。在过程中实践，在实践中应用。 2.改进：在参考原有功能和设计结构的基础上，进一步丰富和完善智能系统，使之功能更全面，更高效。 3.发明创造：历史上没有的。 三.评选原则 1.可行性原则：所设计的机器人应具备良好的可操作性和安全性。作品完成后还应充分考虑到其他人员在使用时是否能顺利启动，或者使其经过一定的努力也可以完成某一项功能或任务。鼓励设计者利用现有资源，整合费旧材料以最少的资本投入完成相关活动，显现出环保节能意识。 2.创新性原则：创新是技术活动的本质所在，在设计机器人作品时，师生应根据日常生活经验，展开丰富、科学的联想，并积极附注于实践。创造新方法、新成果、新价值。 3.智能性原则：机器人创新设计不同于一般的科技发明，其核心重在体现作品自身的智能化（如感知、规划、动作和协同等能力）。设计好的机器人创新作品可按照周围环境所提供的信息，利用各种传感器和动力装置进行信息的获取和输出，并能按照预设的程序指令决定自己的行动，要有一定的自主能力。这也正是机器人创新设计的魅力所在。
人工智能课程设计报告-罗马尼亚度假问题
人工智能课程设计报告-罗马尼亚度假 问题 1
2
3 2020年5月29日 课 程 :人工智能课程设计报告 班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师:赵曼 11月
人工智能课程设计报告 课程背景 人工智能(Artificial Intelligence),英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来,理论和技术日益成熟,应用领域也不断扩大,能够设想,未来人工智能带来的科技产品,将会是人类智慧的”容器”。 人工智能是对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能不是人的智能,但能像人那样思考、也可能超过人的智能。 人工智能是一门极富挑战性的科学,从事这项工作的人必须懂得计算机知识,心理学和哲学。人工智能是包括十分广泛的科学,它由不同的领域组成,如机器学习,计算机视觉等等,总的说来,人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些一般需要人类智能才能完成的复杂工作。但不同的时代、不同的人对这种”复杂工作”的理解是不同的。 人工智能是计算机学科的一个分支,二十世纪七十年代以来被称为世界三大尖端技术之一(空间技术、能源技术、人工智能)。也被认为是二十一世纪三大尖端技术(基因工程、纳米科学、人工智能)之一。这是因为近三十年来它获得了迅 速的发展,在很多学科领域都获得了广泛应用,并取得了丰硕的成果,人工智能已逐 - 1 - 2020年5月29日
仿生机器人课程报告
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 仿生感知与先进机器人技术 课程报告(1) 报告题目：仿生机械的发展 院系：机电学院 班级： 姓名： 学号： 哈尔滨工业大学机电工程学院
仿生学及仿生机械学的由来 仿生学（Bionics）是模仿生物的特殊本领的一门科学。仿生学籍了解生物的结构和功能原理，来研制新的机械和新技术，或解决机械技术的难题。1960年由美国的J.E.Steele 首先提出。 仿生学这个名词来源于希腊文“Bio”，意思是“生命”，字尾“nic”有“具有……的技术中利用这些原理，提供新的设计思想、工作原理和系统架构的技术科学。 仿生机械学是上世纪60年代初期出现的一门综合性的新兴边缘学科，它是生命科学与工程技术科学相互渗透、相互结合而形成的。包含着对生物现象进行力学研究，对生物的运动、动作进行工程分析，并把这些成果根据社会的要求付之实用化。 仿生学的研究方向 （1）生物材料力学和机械力学，是以骨或软组织（肌肉、皮肤等）作为对象，通过模型实验方法，测定其应力、变形特性，求出力的分布规律。还可根据骨骼、肌肉系统力学的研究，对骨和肌肉的相互作用等进行分析。另外，生物的形态研究也是一大热门。因为生物的形态经过亿万年的变化，往往已形成最佳结构，如人体骨骼系统具有最少材料、最大强度的构造形态，可以通过最优论的观点来学习模拟建造工程结构系统。 （2）生物流体力学，主要涉及生物的循环系统，关于血液动力学等的研究已有很长的历史，但仍有许许多多的问题尚未解决，特别是因为它的研究与心血管疾病关系十分密切，已成为一门倍受关注的学科。 （3）生物运动学，生物的运动十分复杂，因为它与骨骼和肌肉的力学现象、感觉反馈及中枢控制牵连在一起。虽然各种生物的运动或人体各种器官的运动测定与分析都是重要的基础研究，但在仿生机械学中，目前特别重视人体上肢运动及步行姿态的测定与分析，因为人体上肢运动机能非常复杂，而下肢运动分析对动力学研究十分典型。这对康复工程的研究也有很大的帮助。 （4）生物运动能量学，生物的形态是最优的，同样，节约能量消耗量也是生物的基本原理。从运动能量消耗最优性的特点对生物体的运动形态、结构和功能等进行分析、研究，特别是对有关能量的传递与变换的研究，是很有意义的。
迎宾机器人成稿版
《电子技术》课程设计报告课题：商店迎宾机器人电路 班级电气11xx班学号xxxxxx 学生姓名xxx 专业电气信息类 系别电子与电气工程学院 指导老师电子技术课程设计指导小组 淮阴工学院 电子与电气工程学院 2014年5月
一．设计目的： a）培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。 b）学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。 c）进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。 d）培养学生的创新能力。 二．设计要求： 1. 能判断顾客进门与出门，在有顾客进门时“欢迎光临”，出门时“谢谢光临”。 2. 能实时统计来访人数及当前店内人数，并用数码管显示出来。 3. 电路设计要求有抗干扰的措施。 4. 统计误差不超过一人。 5. 电路设计不能使用MCU，只能应用普通中小规模集成电路芯片。成本控制在20元内。
. 图1 原理框图
图2机器人光电数字显示电路 原理： （1）光电输人电路 该电路由红外发射管和光电三极管组成。在该电路中，红外发射管VD 1 是由 9V直流电源通过R 1的限流直接驱动的，这是因为在该电路中，发射管与接收管
固定安置且距离较近。因此红外发射管既不需要通过脉冲驱动来提高发射功率和增大发射距离，又不需要通过改变频率来区分控制频道。这种电路结构既满足了电路工作的需要，又使电路结构变得简单。 （2）光电三极管接收电路 光电三极管3DU12将发射管发送来的红外光接收后转化为信号电压，并进行一级放大后输出。由光电三极管的特性可知，当它受光照射时，集电极输出为低电平；当光被阻挡时，集电极输出立即变为高电平，阻挡物过后输出又变为低电平。这就是说，当一个物体从光电三极管与红外发光管之间通过时，光电三极管的输出端会输出一个正向的脉冲电压，该脉冲的宽度与物体通过的速度有关。 （3）脉冲形成电路 该电路由两级电压比较器、光耦合器和晶体管开关电路等组成。电压比较器 IC 1A 、IC 1B 由四电压比较器(LM339)组成，它的两个同相端作为比较基准端，并且 被R 3、R 4 分压后偏置于V DD /2，即4.5V，作为比较器的参考电压。 电压比较器在电路结构上相当于一个增益不可调的运算放大器，它有一个同 相输人端（＋）、一个反相输入端（一）和一个输出端。如果以同相输入端作为比较基准端，则当反相输人端的电压小于基准端的参考电压时输出端为高电平，当反相输入端的电压大于参考电压时输出端为低电平。 在该电路中，光电三极管的输出端与第一电压比较器IC 1A 的反相输入端（一）相连，第一电压比较器的输出端与第二电压比较器的反相输入端（一）相连。平时，光电三极管受光的照射，输出端为低电平，这一低电平远小于参考电压 （4.5V），所以IC 1A 输出高电平。这一高电平加至IC 1B 的反相端并且高于参考电 压，使IC 1B 输出低电平。IC 1B 的输出端接光耦合器发光管的负极，使发光管发光， 光耦合器4N35中的光电三极管导通，流过光电三极管的电流在R 9 上形成较高的 电压降。这一电压经R 9与R 10 分压后加至VT 2 的基极，使VT 2 导通，其集电极输出 低电平。当接收光电管被物体遮挡后，它的输出端变为高电平，通过两级电压比 较器及光耦合器的变换使VT 2 截止，它的输出端输出高电平。阻挡物移走过后， VT 2 又导通，其集电极又变为低电平。这样，每当光电三极管被物体阻挡一次， VT 2 的输出端就会形成一个由低变高、再由高变低的过程。当这个（由高变低的）过程发生后，开关管VTZ的集电极就会输出一个脉冲电压，这个脉冲的下降沿就
仿生鱼机器人设计说明书
仿生鱼机器人设计说明书
目录 第一章绪论 (3) 1.1目的及意义 (4) 1.2研究现状 (4) 1.3本文的主要工作 (4) 第二章概述 (5) 2.1 整体构思 (5) 2.2 仿生依据 (5) 第三章机械结构设计 (7) 3.1机械设计思路及建模 (7) 3.2创新点 (8) 3.3 零件明细 (9) 第四章仿真分析 (10) 第五章电路设计 (12) 第六章控制系统 (13) 第七章总结 (17) 7.1优势及创新点 (17) 7.2主要关键技术 (17) 7.3 应用前景与趋势 (18) 7.4 不足与改进 (18)
仿生鱼机器人设计说明书 第一章绪论 1.1目的及意义 21世纪是海洋的世纪，占全球71%面积的海洋将是下一个世纪，也是未来人类赖以生存的资源海洋，对于人类的发展和社会的进步将起到至关重要的作用。在民用上，海洋蕴藏着丰富的矿物资源、海洋生物资源和能源，是人类社会可持续发展的重要财富。因此，对于海洋的开发和争夺成了很多发达国家的战略重点，而且愈演愈烈。在各种海洋技术中，作为用在一般潜水技术不可能到达的深度或区域进行综合考察和研究并能完成多种作业使命的水下机器人使海洋开发进入了新时代。随之“蓝色经济”越来越成为各沿海地区经济发展的“正能量”，大规模的开发探测和利于海洋资源，已经成为我们21 世纪要面对和必须解决的现实问题。另外，军事方面对其需求也日益增加，为了适应这种需求，研究和开发潜水器和水下机器人成为了极佳的选择。鱼类经过长期的自然选择，具备非凡的游动能力，近年来随着仿生技术的进步，人类纷纷模仿自然界中鱼类的运动方式和运动器官，即各种各样的水下机器人。世界上第一台水下机器人“Poodle”诞生于1953 年。近20 年来，水下机器人有了很大的发展，它们既可军用又可民用。到目前为止，全世界大约共建造了6000 多台各种各样的水下机器。水下机器人有广泛的应用空间，民用和军用均可，不仅可以代替潜水员在深水长时间工作，降低工作风险，提高工作效率，而且还可以检测水污染状况，监测鱼类生长状况，探测海底火山活动状况;在军事方面，可以用于跟踪敌人的船舰和潜艇，捕获地方军事信息，也可以降低敌人对我军的探测几率，甚至可以携带炸药至敌人军舰处，炸毁敌方舰艇的动力系统，摧毁敌方舰队。此外，仿鱼形水下机器人还可以应用于海洋动物园。仿鱼形水下机器人是一种集机械、智能控制与一体的高科技设备，在民用、军事、科学研究等领域体现出了广阔的应用前景和巨大的潜在价值。
迎宾机器人
福州大学电气工程与自动化2010级电子技术综合实验报告 迎宾电路的设计与分析 学号 姓名 指导老师杨晶菁 实验时间2012.06.15
一实验任务 1 设计一个迎宾电路，能识别进出，并用指示灯表示 2 能统计“进店人数”和“店内人数”并用数码管显示 3 统计范围在0~99人 4 要有复位键 二实验目的 1 掌握电路板焊接技术 2 学习调试系统电路，提高实验技能 3 熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理 4 了解迎宾电路的工作原理及其结构 三器件清单 元件名称型号规格数量定时发生器NE555 \ 2 反相器74LS00 \ 1 计数器(加) 74LS161 \ 2 计数器（加减）74LS192 \ 2 电阻\ 500K/200 2/1 电容\ 3.3uF 2 焊板\ 9X15 1 导线若干
四管脚图 74LS192引脚图管脚及功能表 74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示： （a）引脚排列 (b) 逻辑符号 图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出 端， 为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为 清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。 其功能表如下： 输入输出 MR P 3P 2 P 1 P Q 3 Q 2 Q 1 Q 1×××××××0000 00××d c b a d c b a 011××××加计数011××××减计数 表5-2 74LS192的功能表
74ls161引脚图与管脚功能表资料 74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能，： <74ls161引脚图> 管脚图介绍： 时钟CP和四个数据输入端P0~P3 清零/MR 使能CEP，CET 置数PE 数据输出端Q0~Q3 以及进位输出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET) 输入输出 C R CP L D EP ET D3D2D1D0Q3 Q2Q1Q0 0 Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф 0 0 0 0 1 ↑ 0 Ф Ф d c b a d c b a 1 ↑ 1 0 Ф Ф Ф Ф Ф Q3 Q2Q1Q0 1 ↑ 1 Ф 0 Ф Ф Ф Ф Q3 Q2Q1Q0 1 ↑ 1 1 1 Ф Ф Ф Ф 状态码加1
智能机器人设计报告
智能机器人设计报告 参赛者：庆东肖荣于腾飞 班级：级应用电子技术 指导老师：远明 日期：年月日 一、元器件清单： ，，，，，，，蜂鸣器，光敏电阻，光敏三极管，电阻、电容若干，超亮及普通发光管。二、主要功能： 本设计按要求制作了一个简易智能电动车，它能实现的功能是：从起跑线出发，沿引导线到达点。在此期间检测到铺设在白纸下的薄铁片，并实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。电动车到达点以后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达点继续行驶，在光源的引导下，利用轻触开关传来的电信号通过障碍区进入停车区并到达车库，完成上述任务后能够立即停车，全程行驶时间越少越好。 本寻迹小车是以有机玻璃为车架，单片机为控制核心，加以减速电机、光电传感器、光敏三极管、轻触开关和电源电路以及其他电路构成。系统由通过口控制小车的前进后退以及转向。寻迹由超亮发光二极管及光敏电阻完成，避障由轻触开关完成，寻光由光敏三极管完成。 并附加其他功能： ．声控启动 ．数码显示 ．声光报警 三、主体设计 车体设计 左右两轮分别驱动，后万向轮转向的方案。为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑作用。对于车架材料的选择，我们经过比较选择了有机玻璃。用有机玻璃做的车架比塑料车架更加牢固，比铁制小车更轻便，美观。而且裁减比较方便！ 电机的固定采用的是铝薄片加螺丝固定，非常牢固，且比较美观。 轮子方案 在选定电机后，我们做了一个万向轮，万向轮的高度减去电机的半径就是驱动轮的半径。轮子用有机玻璃裁出来打磨光华的，上面在套上自行车里胎，以防止打滑。 万向轮 当小车前进时，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构，这种结构使得小车在前进时比较平稳。
关于扫地机的调研报告范本
关于智能家用扫地机的调研报告 王旭 顺宇 罗晓晖
日期：2014.10.21
调研背景： 随着经济的发展，科学技术的进步，人工智能这一概念逐渐得到普及，本次调研，将以逐渐兴起的扫地机为调研对象，通过市场上的一些产品来发现各品牌此款产品的特征和特色，也可以为本组的CDIO项目提供好的思路和想法。 随着国生活水平的不断提高，原本一直在欧美市场销售的扫地机器人走入平常百姓家，并被越来越多的人所接受，扫地机器人将在不久的将来像白色家电一样成为每个家庭必不可少的清洁帮手。产品也会由现在的初级智能向着更高程度的智能化程度发展，逐步的取代人工清洁。 产品原理： 采用较为先进的人工智能技术，有着较为科学的算法支持，从而对障碍判断、路径规划等有着比较科学的处理办法；同时装备新型的传感器，例如声控传感，超声波传感，自动定位等传感器，使得机器的反应更为敏捷快速；作为主要功能的清洁部分一般都会采取毛刷加洗尘的原理。 调研对象（产品对比）： 科沃斯地宝叮叮CEN630扫地拖地机器人
作为智能扫地机器人的研究领军品牌，在技术上有着较为深厚的积累，本次调研的该型号产品也是新近开发的产品。 核心技术： （1）智能系统 Auto－MCU智能芯片作为整个扫地机器人的头脑，有着至关重要的任务。MCU是当今扫地机器人界精锐的全新大脑系统，它不仅使在吸力全新提升，同时统筹一系列强大的外在功能，例如灰尘识别、只能防撞、智能防跌落等。 （2）深度清洁拥有500帕的强力吸力，使吸力提升25%，机器下方的滚刷每分钟可达4000转，即使如大体积的豆子纸屑也能一次吸净，不留残余。同时，双边刷加长60%，清洁直径延长6cm，边角无遗漏，增大情节面积，提高情节效率。 （3）高效电池该型号机器的电池容量达到了3000mAh，环保安全，持续续航可达120分钟，对于大户型的房间也是可以对付的。 （4）多种清洁形式独特的灰尘识别系统，可以根据灰尘量切换不同的清扫模式，比如边沿清扫，定点清扫等等，同时还有预约清扫模式，极大的节约了时间成本（5）自动回充电量不足，会自动寻找充电基座，灵敏迅捷，若设定了预约模式，则会在下一时间自动清洁。 产品展示：
智能化机器人设计报告
上海应用技术学院Shanghai Institute of Technology 组长：王文博 组员：严格，熊祚强 指导教师：周文 项目工期：2014年6月10日——2015年6月15日
摘要：本项目研发智能家庭监督机器人是基于智能手机平台之下所应用的， 在借助于ug三维建模设计，机械设计以传动设计，及嵌入式硬件的插入，成功地实现了人远距离分身控制并监督家庭情况，能够随时随地掌握家庭环境的变化，为家庭安全的保障提供了基础，并且解决了目前市场家政机器人价格昂贵的现象。 前言: 随着物联网，智能家居以及智能手机的兴起，针对国内的市场环境， 本项目研发出的一系列四款智能家庭服务机器人，本项目研发的机器人管家是一种远程交互型机器人家政机器人采用低功耗WIFI技术连接互联网及手机终端通过强大智能手机及网络云服务器的数据计算处理能力对机器人进行智能化控制，从而降低了机器人的所需硬件成本，使得家政机器人能被国内消费者所接受。此机器人装配了红外，433射频的家电控制系统，实现了远程家电控制功能，并解决了目前智能家居家电设备接口协议不统一，传统家电难以兼容的问题。此外，机器人本身留有各种传感器接口，通过采用本项目研发的红外热式，温湿度，甲醛以及PM2.5传感器机器人能够实现远程家庭环境监控，家居安防的功能。能够解决目前家庭服务类机器人依赖进口，售价高昂的市场现状。 正文：（建模方面）
如上图所示，主观三视图，以及大致轮廓视图，外观视图上采取了全新的外观设计，底部以正六棱柱作为底座，并且采用抽壳技术，扩大内部空间，方便内部嵌入传动系统，机械设计等等，并且为以后的硬件电子设施提供了空间基础，上部采用圆弧拉伸，同样扩大内部空间，便于齿轮，马达等传动设施插入，放手机的补位，采用加盖模式，内部设有弹簧等设施，加紧设备。具体如下： 一：底轮 底轮采用一般的轮胎设计，圆弧效果便于运动，轮胎表面加拉伸效果，增加抓地，增大摩擦，内部增加五角星设计，省材料， 增加美观 二：转向轮： 由于底面为正六棱柱，两个轮子不能稳定行走，并且转向不方便，故在底面加上两个可以自由旋转的转向轮，转向轮 采用平常滑板上的轮子，这样的轮，自由性比较大，可以随 意转向，而传统的车轮，自由性较低，两者互相结合，既可 以自由转向，又可以稳抓底面。建模设计上主要采用了草图 拉伸方式。 三：滚轴：
仿生蜘蛛机器人的设计与研究
毕业设计（论文）仿生蜘蛛机器人的设计与研究 姓名：寇艳虎 学号： 专业：机械工程与自动化 系别：机械与电气工程系 指导教师：孔繁征 2021年4月
摘要 本文总结了背景和目标,仿生蜘蛛机器人的简单介绍。通过研究机器人的六足仿生的运动,这种设计已确定脚结构,使用3自由度的分析实现向前运动,把运动的机器人。想象的组件和装配映射仿生蜘蛛机器人以与相关部件的检查,确保机械设计的可行性都包含在总设计。 关键词：仿生；机器人；机构
ABSTRACT The paper has summarized the background and the goal of its topic and has made the simple introduction of the bionic hexapod robot. Through the research of the motion of the six feet of the robot, This design has determined the foot structure，using the analysis of 3 degrees of freedom realizes the forward motion and turning motion of the robot . Picturing of the component and assembly mapping of the bionic hexapod robot as well as the inspection of related parts which ensures the feasibility of the machinery design are both included in the total design. KEYWORDS：bionics ；hexapod robot ；machinery
精品-智能机器人设计与制作word
智能机器人的设计与制作WORD版本可编辑
智能机器人的设计与制作 引言 近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化，而且将对人类社会产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展，机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓是无处不在。目前机器已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经越来越离不开机器人帮助。机器人工程是一门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为一体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化和系统化，一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。目前机器人行业的发展与30 年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多，比如协助医生进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、以及负责清扫地板的家用机器人，还有不少参照人、狗、恐龙的样子制造机器人玩具。舞蹈机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量，极受青少年的喜爱。我从前年开始机器人方面的研究，在这过程中尝试过很多次的失败，也感受到了无比的乐趣。 图1.1、机器人 1 绪论
机器人技术作为20 世纪人类最伟大的发明之一，自20 世纪60 年代初问世以来，经历40 余年的发展已取得长足的进步。未来的机器人是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。走向成熟的工业机器人，各种用途的特种机器人的多用化，昭示着机器人技术灿烂的明天。 1.1 国内外机器人技术发展的现状 为了使机器人能更好的应用于工业，各工业发达国家的大学、研究机构和大工业企业对机器人系统开发投入了大量的人力财力。在美国和加拿大，各主要大学都设有机器人研究室，麻省理工学院侧重于制造过程机器人系统的研究，卡耐基—梅隆机器人研究所侧重于挖掘机器人系统的研究，而斯坦福大学则着重于系统应用软件的开发。德国正研究开发“MOVE AND PLAY”机器人系统，使机器人操作就像人们操作录像机、开汽车一样。从六十年代开始日本政府实施一系列扶植政策，使日本机器人产业迅速发展起来，经过短短的十几年。到80 年代中期，已一跃而为“机器人王国”。其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的说法：“日本机器人的发展经过了60 年代的摇篮期。70 年代的实用期。到80 年代进人普及提高期。” 并正式把1980 年定为产业机器人的普及元年”。开始在各个领域内广泛推广使用机器人。中国机器人的发展起步较晚，1972 年我国开始研制自己的工业机器人。"七五"期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986 年国家高技术研究发展计划(863 计划)开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。20 世纪90 年代，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、装配、喷漆、切割、搬运等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。 1.2 机器人技术的市场应用 机器人融入我们日常生活的步伐有多快？据国际机器人联盟调查，2004 年，全球个人机器人约有200 万台，到2008 年，还将有700 万台机器人投入运行。按照韩国信息通信部的计划，到2013 年，韩国每个家庭都能拥有一台机器人；而日本机器人协会预测，到2025 年，全球机器人产业的“蛋糕”将达到每年500 亿美元的规模(现在仅有50亿美元)。与20 世纪70 年代PC 行业的情况相仿，我们不可能准确预测出究竟哪些用途将推动这个新兴行业进入临界状态。不过看起来，机器人很可能在护理和陪伴老年人的工作上大展宏图，或许还可以帮助残疾人四处走走，并增强士兵、建筑工人和医护人员的体力与耐力。目前，我国从事机器人研发和应用工程的单位200 多家，拥有量为3500 台左右，其中国产占20％，其余都是从日本、美国、瑞典等40 多个国家引进的。2000 年已生产 各种类型工业机器人和系统300 台套，机器人销售额6.74 亿元，机器人产业对国民经济的年收益额为47 亿元，我国对工业机器人的需求量和品种将逐年大幅度增加。1.3 机器人技术的前景展望机器人是人类的得力助手，能友好相处的可靠朋友，将来我们会看到人和机器人会存在一个空间里边，成为一个互相的助手
机器人课程设计报告
机器人课程设计报 告
智能机器人课程设计 总结报告 姓名： 组员： 指导老师: 时间:
一、课程设计设计目的 了解机器人技术的基本知识以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等相关技术。初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论，并应用于实践。经过学习，具体掌握智能机器人的控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。 基本要求：要求设计一个能走迷宫(迷宫为立体迷宫)的机器人。要求设计机器人的行走机构，控制系统、传感器类型的选择及排列布局。要有走迷宫的策略（软件流程图）。对于走迷宫小车控制系统设计主要有几个方面：控制电路设计，传感器选择以及安放位置设计，程序设计 二、总体方案 2.1 机器人的寻路算法选择 将迷宫看成一个m*n的网络，机器人经过传感器反馈的信息感知迷宫的形状，并将各个节点的与周围节点的联通性信息存储于存储器中，再根据已经构建好的地图搜索离开迷宫的路径。这里可选择回溯算法。对每个网格从左到右，每个网格具有4个方向，分别定义。并规定机器人行进过程中不停探测前方是否有障碍物，同时探测时按左侧规则，进入新网格后优先探测当前方向的左侧方向。探测过程中记录每个网格的四个方向上的状态：通路、不通或未知，探测得到不同状态后记记录，同时记录当前网
格的四个方向是否已被探测过。若某网格四个方向全部探测过则利用标志位表示该网格已访问。为了寻找到从起点到终点的最佳路径，记录当前网格在四个方向上的邻接网格序号，由此最后可在机器人已探测过的网格中利用Dijkstra算法找到最佳路径。并为计算方便，记录网格所在迷宫中行号、列号。并机器人探索过程中设置一个回溯网格栈记录机器人经过的迷宫网格序号及方向，此方向是从一个迷宫网格到下一个迷宫网格经过的方向。设置一个方向队列记录机器人在某网格内探测方向的顺序。设置一个回溯路径数组记录需要回溯时从回溯起点到回溯终点的迷宫网格序号及方向。 考虑到迷宫比较简单，且主要为纵横方向的直线，可采用让小车在路口始终左转或者始终右转的方法走迷宫，也就是让小车沿迷宫的边沿走。这样最终也能走出迷宫。本次课程设计采用此方法。即控制策略为机器人左侧有缺口时，向左进入缺口，当机器人前方有障碍是，向右旋转180°，其余情况保持前进。 2.2 传感器的选择 由于需要检测机器人左侧和前方是否有通路，采用红外传感器对机器人行进方向和左侧进行感知。红外避障传感器是依据红外线的反射来工作的。当遇到障碍物时，发出的红外线被反射面反射回来，被传感器接收到，信号输出引脚就会给出低电平提示信号。本机器人系统的红外避障信号采用直接检测的方式进行，直接读取引脚电平。传感器感应障碍物的距离阈值能够经过调节