机器人论文
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
摘要
双足步行机器人具有仿人的外形和步行方式、广泛的社会应用前景和多学科的融合等特点，是机器人研究中的一个热门领域。本文使用AVR系列的高档八位单片机作为主控芯片控制多路舵机，从而设计出一款通用的机器人控制器。控制器下位机软件程序引入了分时操作系统的思想，并利用AVR单片机内部16位定时器及I/O端口产生多路PWM输出。本设计尤其适用于教学机器人和娱乐机器人控制系统中，并已经成功应用于类人教学机器人系统和中国象棋机器人系统当中。
关键词AVR单片机；舵机；PWM；机器人
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Abstract
The double the foot on foot robot has the shape of apery and walk way, extensive social application foreground and many academicses of fusion etc. the characteristics is a popular realm in the robot research.This text uses AVR eight upscale single slice of machines of the series are lords to control many road rudders of chip controls machine, design thus a style of in general use robot controller.The thought of operate system when the controller next machine software procedure led to go into to divide, and make use of single slice of machine inner part in AVR 16 in fixed time machine and i|the o port produced many road PWMs exportation.This design is particularly being applicable to teaching robot and the amusement robot control system, and already succeed Be applied to a type person teaching robot system and Chinese Chin chess robot the system is in the middle.
Key words AVR single slice of machine Rudder machine PWM Robot.
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目录
摘要 ···························································································· I Abstract ·························································································· II 第1章绪论················································································· - 1 -
1.1 机器人的发展历史 ······························································ - 1 -
1.2 双足机器人研究背景 ··························································· - 2 -
1.3 国内外的研究概况及发展趋势 ··············································· - 3 -
1.4 课题研究的主要内容 ··························································· - 6 -第2章系统整体方案设计 ······························································ - 7 -
2.1 系统功能要求 ···································································· - 7 -
2.2 系统设计指标 ···································································· - 7 -
2.3 系统方案设计概述 ······························································ - 7 -
2.4 本章小结··········································································· - 8 -第3 章系统的硬件电路研究与设计 ··············································· - 9 -
3.1 ATMEGA16的结构和功能 ····················································· - 9 -
3.26N137芯片介绍·································································- 12 -
3.3 CD40106芯片介绍······························································- 13 -
3.4 MAX232芯片介绍······························································- 14 -
3.5 MCU及其外围电路·····························································- 15 -
3.5.1 复位电路设计····························································- 16 -
3.5.2 晶振电路设计····························································- 17 -
3.5.3 ISP下载接口设计 ·····················································- 17 -
3.6舵机接口电路····································································- 18 -
3.7 MAX232电平转换电路························································- 19 -
3.8本章小结 ··········································································- 20 -第4章系统软件设计 ··································································- 21 -
4.1 软件总体设计 ···································································- 21 -
4.1.1 软件设计原理····························································- 21 -
4.1.2 软件程序设计····························································- 21 -
4.1.3 利用ATmega16单片机产生多路PWM波 ························- 22 -
4.1.4 引用分时操作系统思想················································- 22 -
4.2主程序设计·······································································- 23 -
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4.3PWM程序设计··································································- 24 -
4.2.1 PWM调速舵机去抖程序设计·········································- 25 -
4.3 本章小结··········································································- 26 -第5章系统调试 ········································································- 27 -
5.1 系统硬件调试 ···································································- 27 -
5.1.1 硬件调试 ··································································- 27 -
5.1.2 单片机外围电路测试···················································- 27 -
5.2 软件调试··········································································- 28 -
5.2.1 调试的主要方法和技巧················································- 28 -
5.2.2 调试中遇到的问题及解决·············································- 28 -
5.3 整体调试··········································································- 29 -
5.4 本章小结··········································································- 29 -结论·························································································- 30 -致谢·························································································- 31 -参考文献 ····················································································- 32 -附录1 ························································································- 33 -附录2 ························································································- 35 -附录3 ························································································- 38 -附录4 ························································································- 39 -
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第1章绪论
机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域，世界上许多国家都将其列入高新技术发展计划。未来的数字家庭中，机器人将是主宰者。分析人士指出，随着技术进步以及市场空间的扩大，机器人的价格也将像PC产业一样迅速下降，从而走进千家万户。而高校作为科技人才培养的重要基地，对于机器人控制方面的人才的培养也是势在必行的。于是各种专门面向教学研究，旨在传授机器人学方面先进控制知识的教学机器人应运而生了。由于目前高校教学所使用的机器人的型号很多，因此有必要开发出一套通用性较强，能够适合于控制多种类型的机器人对象的机器人控制系统。
1. 1机器人的发展历史
“机器人”是存在于多种语言和文字的新造词，它体现了人类长期以来的一种愿望，即创造出一种像人一样的机器人，以便能够代替人进行各种工作。尽管直到三十多年前，“机器人”才作为专有名词加以引用，然而机器人的概念在人类的想象中却已经存在三千年了。早在我国西周时代(公元前1066年一前771年)，就流传有关巧匠堰师献给周穆王一个歌舞机器人(艺伎)的故事。作为第一批自动化动物之一的能够飞翔的木鸟是在公元前400年至350年间制成的。公元前3世纪，古希腊发明家戴达罗斯用青铜为克里特岛国王迈诺斯塑造了一个守卫宝岛的青铜卫士塔罗斯。在公元前2世纪出现的书籍中，描写过一个具有类似机器人角色的机械化剧院，这些角色能够在宫廷仪式上进行舞蹈和列队表演。我国东汉时期(公元25-220年)，张衡发明的指南车是世界上最早的机器人雏形。
人类历史进入近代之后，出现了第一次工业和科学革命。随着各种自动机器、动力机和动力系统的问世，机器人开始由幻想时期转入自动机械时期，许多机械式控制的机器人，主要是各种精巧的机器人玩具和工艺品，应运而生。公元1768-1744年间，瑞士钟表匠德罗斯父子三人，实际制造出三个像真人一样大小的机器人—写字偶人、绘图偶人和弹风琴偶人。它们是由凸轮控制和弹簧驱动的自动机器，至今还作为国宝保存在瑞士纳切特尔市艺术和历史博物馆内。同时，还有德国梅林制造的巨型泥塑偶人“巨龙戈雷姆”，
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日本物理学家细川半藏设计的各种自动机械图形，法国杰夸特设计的机械式可编程序织造机等。1893年，加拿大摩尔设计的能行走的机器人“安德罗丁”，是以蒸汽机为动力的。这些机器人工艺品，标志着人类在机器人从梦想到现实这一漫长道路上，前进了一大步。
进入二十世纪之后，机器人已躁动于人类社会和经济的母胎之中，人们含有几分不安的期待着它的诞生。他们不知道即将问世的机器人将是个宠儿，还是个怪物。1920年，捷克剧作家卡雷卡?凯培克(Karel Capek)在他的梦想情节剧《罗萨姆的万能机器人》(R.U.R.)中，第一次提出了“机器人”这个名词。各国对机器人的译法，几乎都从斯洛伐克语“robot”音译为“罗伯特”(如英语robot，日语，俄语，德语:robot等)，只有中国译为“机器人”。1950年，美国著名科学幻想小说家阿西莫夫在他的小说《我是机器人》中，提出了有名的“机器人三守则”：
(1)机器人必须不危害人类，也不允许它眼看人将受害而袖手旁观
(2)机器人必须绝对服从人类，除非这种服从有害于人类。
(3)机器人必须保护自己不受伤害，除非为了保护人类或者人类命令它这样做。
1. 2双足机器人研究背景
机器人技术是电子、机械、人工智能等各个领域新技术的结晶，人形机器人的研究作为机器人学的一个分支，无疑对机器人研究的技术和思想提出了更高的要求。它所应该具有的活动能力对力学和机械学提出了挑战；它对控制的高度灵活的要求使现代控制理论找到了真正的用武之地；它所要具有的智能对人工智能提出了一个高难度的课题，同时也是对神经学和仿生学的研究成果一次大检验。所以人形机器人的研究是高科技各种成果的综合。
人形机器人的研究起源于人的好奇性和一种自我挑战的心理，人们总想制造出一种跟自己差不多的机器，它可以忠实地供人驱使，为人干活，成为人的终身保姆。目前的机器人技术和人的这些梦想相比，可能还要一段很长的路要走。但是我们可以看到现在己经有各种样式的双足机器人问世，它们可以行走和顺利拐弯，也可以做一做“小动作”。但是如果这种机器人具有很好的控制性能，还有小巧玲珑的体形，再加上必要的人工智能和学习能力，则它的应用不仅仅在科研上，它可以进入家庭和服务业，进而代替现在的机器宠物，使这种“机器人保姆”进入市场。还可以在工业上代替从事一些复
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杂且没有规律的手工劳动，在科学探测活动中从事高危险系数或者人无法完成的作业。总之，双足机器人有着巨大的应用前景和发展潜力。
1.3国内外的研究概况及发展趋势
国外的双足机器人研究早在80年代就已经形成了热潮，并且提出了很多非常系统的建模及控制的理论和方法。我国在这方面的研究则比较零星，很多研究集中在机器人的步态控制上，完整的动力学建模还较少涉及，这有待我们的进一步努力。
在双足机器人的建模研究中，国外许多论文针对不同的自由度提出许多值得借鉴的思想和方法。从70年代发展起来的多体动力学的发展简化了多体系统的建模方法，使所建立起的模型更适合于计算机编程计算和实时控制，有很多工业机器人都是用这种方法建模，这种方法的缺点是力学模型的建立和控制模型的建立是分开的，所以在把力学模型转化为控制模型时存在相当的难度，由于双足机器人对控制系统的高要求，所以用这种方法对其进行建模的论文很少。到了80年代，很多学者都注意了这个问题，于是发展一批适用于双足机器人的建模方法，M.Cotsaftis等人在1989年提出一种直接非线性解藕法(DirectNonlinear Decoupling Method DNDM)，这种方法的思想是用经过修正的Lagrange方程建立动力学方程并在其上做适当的变换从而得到解藕的控制方程。P. Sardain等人在1998年的一篇论文中建立一个12个自由度((7个连杆)’的机器人的动力学模型时，提出了用优化的有关理论来建立模型的方法，这种方法主要是针对步态的优化，然后把所建立的优化方程直接用计算机进行仿真计算，从而得到机器人的特性参数。随着这些方法的发展，双足机器人的模型也越来越复杂，从简单单自由度被动式机器人到拥有多达17个自由度的主动式机器人都已经问世，其中后者基本上可以完成走、转向、小跑等动作。在控制系统的设计上也发展了很多有特色的方法，计算法—由力学方程得到控制方程，这种方法要求详细知道系统的结构参数，否则不能有很好的效果，它经常和PD控制法、Pm控制法结合在一起使用;鲁棒性控制法—其控制系统参数有高度的低敏感性、抗干扰性。当无法确切知道系统的结构参数时，这种方法可以有相当的准确性和稳定性。自适应控制法—这种方法在机器人的关节和脚上加上一些传感器，根据传感器的数据调整关节和脚上的力和力矩以达到实时控制。
国内的研究中比较系统的建模理论很少，但在步态研究和控制研究却也
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不冷，并且很有创新，如张克等人提出的用小波神经网络来控制双足机器人的步态，还有柳洪义等人在机器人脚触地所带来的冲击进行较为详细的研究。
总之，现在的双足机器人正在和人工智能、计算机、新材料等高技术领域相结合。随着机构和控制复杂度的提高，其建模方法除了理论上的不断完善之外，也越来越依靠许多很有名的多体系统计算与仿真软件，如Adams, Matlab和Ansys：其控制系统正朝着自治的方向发展，为制造更加人性化和智能化的机器人打下坚实的基础。
下面的几个图是不同自由度数的双足步行机器人的原理图[3]。一个自由度(DOF—Degree of Freedom)步行机如图1-1所示，其行走就靠骸关节上的哪个转动自由度的相对运动来实现，其结构相当简单，但也能实现动态步行，两个自由度步行机如1-2所示，其向前运动是靠髋关节来实现的，而机器人的抬腿运动是通过附加在脚上的液压缸的伸缩运动来达到目的。四自由度步行机如图1-3所示，由于其自由度比较多，并且布置比较合理，所以与前两者相比，显得更加人性化和灵活，能实现各种速度的步行动作，还有一定程度上的抗干扰能力和越障水平，因为在两条腿的躁部各增加了一个侧向自由度，所以机器人能够实现通过这个自由度的活动来达到动态步行的目的。有九自由度步行机如图1-4所示，在给出的四个模型中，这种步行机的结构与人最接近，腰部上面的摇杆是做动平衡用的，这种机器人行走的时候必须使步行动作和摇杆的动作巧妙地配合，才能实现动态步行。与前面的模型相比，这种模型能够实现更加复杂和稳定的步行动作。
图1-11DOF步行机
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图1-2 2DOF 步行机
图1-3 4DOF 步行机
但是作为比较接近人本身结构的图1-4所示的模型，其实也有一个弱点，就是在其行走的时候，上体必须按照某种规律的摆动，否则就不能实现动态步行，但是由于上体在摆动，所以机器人的上体就不利于进一步地进行结构上的扩展(如给机器人加上手臂等)，而限制了机器人的用途。另外这种机器人的上体摆动部分由于质量比较大，所以摆动起来显得很笨重，这就限制了机器人高速步行的可行性。
图1-4 9DOF 步行机
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本文所设计的4自由度机器人就弥补了这个缺点，能够实现各种速度的步行，又能保持上体的稳定性，这就给计算和控制带来方便。
1.4课题研究的主要内容
本文详细的阐述了基于AVR单片机四自由度机器人的控制设计与实现，并对系统的关键问题进行了深入分析和研究。全文共分6章来论述，主要研究工作及章节安排如下：
第一章绪论：介绍了本文研究关于基于AVR单片机四自由度机器人的控制设计与实现的发展历史、研究背景及发展趋势，最后给出了本文的研究内容及工作安排。
第二章系统整体方案设计：介绍了系统的功能要求以及设计的指标，对系统方案的设计进行了概述。
第三章芯片介绍：介绍了系统所用到的四种芯片的详细信息。
第四章系统的硬件电路研究与设计：主要介绍了系统的硬件的电路。
第五章系统软件设计：介绍了系统的各个模块的程序设计及相应的流程图。
第六章系统调试：介绍了系统调试的方法以及遇到的问题和解决方法。
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第2章系统整体方案设计
2.1系统功能要求
本文设计的题目是“基于AVR单片机的4自由度机器人的控制”。应实现硬件电路的设计及软件设计，根据硬件电路设计了相应的软件程序，本次设计主要完成以下功能：
1．多舵机协调控制功能
控制器可以同时产生多路不同脉宽的PWM波，从而实现同时控制多路舵机的同时转动。而产生PWM波的方法主要是利用了ATmega16芯片本身自带的16位定时/计数器以及分时操作系统的思想。
2．舵机调速功能：
一般舵机的控制时基为20ms，机器人做各种动作时会很快，这个速度是舵机的最大值，如果想让机器人协调的做各种动作，必须对舵机进调速，本设计应对其编写相应的算法，实现舵机的调速功能。
该系统通过两个基本功能应实现机器人的踏步、左移、后仰踏步、行走、跑步等功。
2.2系统设计指标
灵活，准确，协调的控制舵机是本系统的最主要的要求。
2.3系统方案设计概述
本设计结合AVR系列高档8位单片机的优势和特点设计出一种机器人控制器，下位机软件编程引入了分时操作系统的思想[1]，利用AVR单片机内部16位定时器结合中断功能产生多路PWM输出的通用机器人控制器[2]。机器人控制器的硬件采用功能化和模块化的结构设计方法。同时也利用它的运算能力完成机器人的操作空间坐标和关节空间坐标的变换、轨迹规划，并把运算结果作为关节运动的控制参数，AVR单片机作为CPU，它具有高速处理能力，可同时控制多路伺服电机，通过增减伺服电机驱动模块的数量［3］，即可控制不同的机器人运动轴数，整个系统包括控制电路、下位机软件、上位机软件等部分。由于时间问题USB/RS232电路和机器人上位机软件部分作为扩展功能，本文重点介绍控制电路和下位机软件部分。系统整体功能框图如图
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１所示。
图2-1 控制器整体方案框图
2.4本章小结
本章主要对基于AVR单片机4自由度机器人控制进行了整体上的概述，依次介绍了该系统的功能要求，技术指标，最后给出了系统的整体设计方案。
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第 3 章系统的硬件电路研究与设计
本系统共需要使用四三种芯片，其中ATMEGA16用来产生PWM从而来控制舵机，而6N137则是用来实现光电隔离、CD40106对光偶出来的信号进行反向同时有对波形进行整形的功能、MAX232作为电平转换芯片(此芯片为扩展功能所用)。
3.1 ATMEGA16的结构和功能
1．ATmega16的结构
ATmega16是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8 位单片机，片内含16k bytes的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和1k bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大的ATMEGA16单片机适合于许多较为复杂控制应用场合［14］。硬件图如图3-1所示。
图3-1ATmega16的硬件图
2．功能特性概述
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AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU) 相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。
ATmega16有如下特点16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512 字节EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数(T/C),片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益 (TQF封装) 的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。工作于空闲模式时CPU停止工作，而USART、两线接口、A/D转换器、SRAM、T/C、SPI端口以及中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作；在省电模式下，异步定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余功能模块处于休眠状态；ADC噪声抑制模式时终止CPU 和除了异步定时器与ADC以外所有I/O 模块的工作，以降低ADC转换时的开关噪声；Standby模式下只有晶体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力；扩展Standby模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。本芯片是以Atmel高密度非易失性存储器技术生产的。片内ISP Flash允许程序存储器通过ISP串行接口，或者通用编程器进行编程，也可以通过运行于AVR内核之中的引导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区(ApplicationFlash Memory)。在更新应用Flash存储区时引导Flash区(Boot Flash Memory)的程序继续运行，实现了RWW 操作。通过将8位RISC CPU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片内，ATmega16成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。
ATmega16 具有一整套的编程与系统开发工具，包括：C 语言编译器、宏汇编、程序调试器/软件仿真器、仿真器及评估板。
（1）RST：复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位。
（2）XTAL1：反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。
（3）XTAL2：反向振荡放大器的输出端。
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（4）AVCC：AVCC是端口A与A/D转换器的电源。不使用ADC时，该引脚应直接与VCC连接。使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC连接。
（5）状态寄存器：状态寄存器包含了最近执行的算术指令的结果信息。这些信息可以用来改变程序流程以实现条件操作。如指令集所述，所有ALU 运算都将影响状态寄存器的内容。这样，在许多情况下就不需要专门的比较指令了，从而使系统运行更快速，代码效率更高。
在进入中断服务程序时状态寄存器不会自动保存，中断返回时也不会自动恢复。这些工作需要软件来处理。AVR中断寄存器SREG（参见表3-2）。
（6）数据存储器：
ATMEGA16 有1K个字节的内部RAM，数据存储器的寻址方式分为5种：直接寻址、带偏移量的间接寻址、间接寻址、带预减量的间接寻址和带后增量的间接寻址表。
（7）定时器配置步骤
AVR单片机根据型号不同具有不同数量和功能的定时器。有的定时器的功能相当复杂，除了一般的定时、计数功能外还可以作PWM信号发生器、与外界信号的比较器，扑获器等。
AVR单片机的定时器也可引发中断，叫溢出中断，就是定时器的定时时间到而引发的中断。以Atmega16系列单片机为例，它共有三个定时器，分别是：TMER0（8位）,TIMER1（16位）,TIMER2（8位），定时器的一般计算公式见式（3-1）：
（公式3-1）式中N—预分频数
C—计数初值
fclk—晶振频率（系统时钟）(Hz)
t —定时时间(Sec) = 1/fout
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fout—输出频率 = 1/t
3.2 6N137芯片介绍
6N137光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器，其内部有一个850 nm波长AlGaAs LED和一个集成检测器组成，其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。具有温度、电流和电压补偿功能，高的输入输出隔离，LSTTL/TTL兼容，高速(典型为10MBd)，5mA的极小输入电流。
1．特性
①转换速率高达10MBit/s;
②摆率高达10kV/us;
③扇出系数为8;
④逻辑电平输出;
⑤集电极开路输出;
2．工作参数：
最大输入电流，低电平：250uA最大输入电流，高电平：15mA最大允许低电平电压(输出高)：0.8v 最大允许高电平电压：Vcc最大电源电压、输出：5.5V扇出(TTL负载)：8个(最多) 工作温度范围：-40°C to +85°C 典型应用：高速数字开关，马达控制系统和A/D转换等6N137光耦合器的内部结构、管脚如图3－2所示，真值表如表3-2所示。
图3-2 6N137的硬件图
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需要注意的是，在6N137光耦合器的电源管脚旁应有—个0.1uF的去耦电容。在选择电容类型时，应尽量选择高频特性好的电容器，如陶瓷电容或钽电容，并且尽量靠近6N137光耦合器的电源管脚；另外，输入使能管脚在芯片内部已有上拉电阻，无需再外接上拉电阻。
6N137光耦合器的使用需要注意两点：第一是6N137光耦合器的第6脚Vo输出电路属于集电极开路电路，必须上拉一个电阻；第二是6N137光耦合器的第2脚和第3脚之间是一个LED，必须串接一个限流电阻。
3.3 CD40106芯片介绍
CD40106由六个斯密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有斯密特触发器功能的反相器。触发器在信号的上升和下降沿的不同点开、关。上升电压(V T+)和下降电压(V T-)之差定义为滞后电压,内部结构管引如图3－3所示。
图3-3 CD40106引脚图
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1．引脚说明：
4、6、8、10、12引脚为数据输出端，3、
5、9、11、13引脚为数据输入端，14 引脚为电源正，7脚为地。
．3.4MAX232芯片介绍
1．MAX232中文说明
MAX232是一种双组驱动器/接收器，片内含有一个电容性电压发生器以便在单5V 电源供电时提供EIA/TIA-232-E 电平。每个接收器将EIA/TIA-232-E 电平输入转换为5V TTL/CMOS 电平。这些接收器具有1.3V 的典型门限值及0.5V 的典型迟滞，而且可以接收±30V 的输入。每个驱动器将TTL/CMOS 输入电平转换为EIA/TIA-232-E 电平。所有的驱动器、接收器及电压发生器都可以在德州仪器公司的LinASICTM 元件库中得到标准单元。
MAX232的工作温度范围为0℃至70℃，MAX232I 的工作温度范围为
-40℃至85℃。
2．特点
MAX232芯片是单5V 电源工作采用LinBiCMOSTM 工艺技术，共有两个驱动器及两个接收器。MAX232的输入电平是±30V ，使用低电源电流，典型值是8mA ，符合甚至优于ANSI 标准EIA/TIA-232-E 及ITU 推荐标准V.28ESD 保护大于MIL-STD-883（方法3015）标准的2000V 。
图3-5 MAX232引脚图
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3．推荐的工作条件如表3-4所示
3.5 MCU及其外围电路
本控制器采用ATMEL公司的AVR系列高档8位单片机ATmega16作为主控芯片。该款单片机是一款采用低功耗CMOS工艺生产的基于AVR RISC 结构的高速单片机，它的芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，最多具有32个可编程I/O口，十分适合控制多自由度的机器人。ATmeag16L作为控制器的MCU，内部具有16位定时/计数器，用来作为舵机脉宽的定时器，不用外接振荡计数器就可以满足舵机的最大精度的转角调整。控制器采用外接的8M石英晶振来产生系统时钟,使得系统定时更加精确，以便更加精确的控制舵机的速度和转角［4］。电路如图4-1所示：
图4-1 MCU及外围电路
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哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
3.5.1复位电路设计
Mega16已经内置了上电复位设计。并且在熔丝位里，可以控制复位时的额外时间，故AVR外部的复位线路在上电时，可以设计得很简单：直接拉一只10K的电阻到VCC即可(R0)。为了可靠，再加上一只0.1uF的电容(C0)以消除干扰、杂波。
D3(1N4148)的作用有两个：作用一是将复位输入的最高电压钳在Vcc+0.5V 左右，另一作用是系统断电时，将R0(10K)电阻短路，让C0快速放电，让下一次来电时，能产生有效的复位。
当AVR在工作时，按下S0开关时，复位脚变成低电平，触发芯片复位。
实际应用时，如果你不需要复位按钮，复位脚可以不接任何的零件，AVR 芯片也能稳定工作。即这部分不需要任何的外围零件［5］。
本系统复位电路原理图如图4-2所示。电路参数为：
R0=10 kΩ
C0=0.1μF
图4-2 复位电路原理图
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人工智能论文
内蒙古科技大学2010/2011 学年第一学期《人工智能》结课报告 课程号：67111317 考试方式：报告 使用专业、年级：计算机应用2007 任课教师：陈淋艳 班级：08级-计算机-1班 学号：0867111116 姓名：冯淑梅
摘要：知识处理是人工智能这一科学领域的关键问题。本文对知识处理的核心问题之——识的表示进行了全面的综述,目前流行的知识表达方式不下十种，在此只介绍一阶谓词逻辑、产生式、语义网络、框架、混合等目前最常用的知识表示方法。并对其进行了优缺点分析及简单对比。最后对知识表示的发展趋向作出了展望。 关键词：知识人工智能（AI）知识表达式一阶谓词逻辑产生式语义网络框架 一、知识和知识的表示 1、知识的概念 知识是人类世界特有的概念，他是人类对客观世界的一种比较准确、全面的认识和理解的结晶。 (1) 知识只有相对正确的特性。 常言道：实践出真理。只是源于人们生活、学习与工作的实践，知识是人们在信息社会中各种实践经验的汇集、智慧的概括与积累。 只是爱源于人们对客观世界运动规律的正确认识，是从感知认识上升成为理性认识的高级思维劳动过程的结晶，故相应于一定的客观环境与条件下，只是无疑是正确的。然而当客观环境与条件发生改变时，知识的正确性就接受检验，必要时就要对原来的认识加以修改和补充，一至全部更新而取而代之。 例如知道1543年哥白尼学说问世之前，人们一直都以为地球是宇宙的核心；再有：人们都知道一个关于“瞎子摸象”的故事，它通俗地说明了完整的只是形式是一个复杂的智能过程。 通常人们获取知识的重要手段是：利用信息，把各种信息提炼、概括并关联在一起，就形成了知识。而利用信息关联构成知识的形式有多种多样。 (2) 知识的确定与不确定性 如前说述，知识有若干信息关联的结构组成，但是，其中有的信息是精确的，有的信息却是不精确的。这样，则由该信息结构形成的知识也有了确定与不确定的特征。 例如，在我国中南地区，根据天上出现彩虹的方向及其位置，可以预示天气
机器人论文
机器人论文 一．引言 机器人学时一门综合性的新兴学科，它涉及机械工程学、电气工程学、微电子工程学、计算机工程学、控制工程学、信息传感工程学、声学工程学、仿生学工程学及人工智能工程学等多门尖端学科。机器人对现在以及未来都有重大作用及意义，是人类文明发展的一个重要标志。 一．机器人的定义 机器人的定义是多种多样的，其原因是它具有一定的模糊性。其实并不是人们不想给机器人一个完整的定义，自机器人诞生之日起人们就不断地尝试着说明到底什么是机器人。但随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来，机器人所涵盖的内容越来越丰富，机器人的定义也不断充实和创新。 1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》中将外表像人的机器起名为“安德罗丁”（android），它由4部分组成： 1、生命系统（平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、表情、调节运动等）； 2、造型解质（关节能自由运动的金属覆盖体，一种盔甲）； 3、人造肌肉（在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等身体的各种形态）； 4、人造皮肤（含有肤色、机理、轮廓、头发、视觉、牙齿、手爪等）。 为了防止机器人伤害人类，科幻作家阿西莫夫（Isaac.Asimov）于1940年提出了“机器人三原则”： 1，机器人不应伤害人类；
2，机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外； 3，机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。 这是给机器人赋予的伦理性纲领。机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。 在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上，就提出了两个有代表性的定义。一是森政弘与合田周平提出的：“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。从这一定义出发，森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象。另一个是加藤一郎提出的具有如下3个条件的机器称为机器人： 1，具有脑、手、脚等三要素的个体； 2，具有非接触传感器（用眼、耳接受远方信息）和接触传感器； 3，具有平衡觉和固有觉的传感器。 该定义强调了机器人应当仿人的含义，即它靠手进行作业，靠脚实现移动，由脑来完成统一指挥的作用。非接触传感器和接触传感器相当于人的五官，使机器人能够识别外界环境，而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。 1988年法国的埃斯皮奥将机器人定义为：“机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统，并以此系统的使用方法作为研究对象”。 1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。” 我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。在研究和开发未知及不
人工智能_关于人工智能的议论文1000字
人工智能_关于人工智能的议论文1000字3月15日，举世瞩目的“人机大战”尘埃落定，人工智能“阿尔法狗围棋”(AlphaGo)以4：1的比分战胜人类围棋顶尖高手李世石九段，为世人留下一个不愿接受又不得不接受的事实。 面对“阿尔法狗围棋”(AlphaGo)，有人不服，如中国的超级围棋新星柯洁九段，就公开向“阿尔法狗围棋”(AlphaGo)叫板：“你赢不了我!”有人叹息：人类智慧最后的尊严在一只“小狗”面前丢失。有人甚至悲观地认为，机器统治人类的时代即将来临。 其实，所谓人类尊严、所谓机器人的统治时代，只是我们一些人的臆想，“阿尔法狗围棋”(AlphaGo)的胜利，说到底就是一次技术革命的胜利，是人类对自身的一次超越。 正如西安交通大学副校长、国家重点基础研究计划(973)“基于视认知的非结构化信息处理基础理论与关键技术”首席科学家徐宗本说的：“任何人工智能技术的成功一定是当代最新技术综合运用的成功，片面说成谁战胜谁是不公平的，也是无意义的，说人类智慧的最后壁垒被攻破，这都是无稽之谈。” “阿尔法狗围棋”(AlphaGo)的胜利，背后的最大价值在于，它激励人们持续不断地探索过去人工智能领域一直看似难以实现的人类智能级别。从这一点上看，人工智能的胜利也有非凡的意义，甚至可以说具有划时代的意义。 是的，翻开人类历史，哪一次技术革命不带来人类社会翻天覆地的变化?蒸汽机的发明、使用，使人类从农业手工业时代进入了工业
社会;电动机的诞生，使人类从工业社会跨入了现代化。而以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明与应用为主要标志的信息技术革命，更让人类从此进入了自动化、信息化时代。每一次技术革命，伴随的都是生产力的发展和人类自身的解放。 “阿尔法狗围棋”(AlphaGo)的胜利，是不是会掀起又一次技术革命，我们还需拭目以待。然而，人工智能的进步，却可以让我们展望到人类美妙无比的前景。我们似乎可以看到，不久的将来，到处都是机器人在人们的指令下为人们服务;我们似乎可以看到，那些对于目前医术来说几乎无解的人类大脑和神经疾病，如自闭症、老年痴呆症这样的国际医学难题，随着人工智能的进步，一切都会迎刃而解;我们似乎可以看到，有了人工智能的协助，人类真正步入了大同的理想社会。 是的，“阿尔法狗围棋”(AlphaGo)的胜利，是人类的智慧向前迈出的又一步，有了这一步，我们的世界将更加美好。当然，面对这些进步，我们不能只是围观、娱乐和敬仰，我们应该用我们的智慧，去促成人工智能更大的进步!
工业机器人论文
编号： 目录 摘要 (3) 1引言 (3) 2工业机器人技术现状与发展 (3) 2.1工业机器人技术概念 (3) 2.2工业机器人技术发展现状 (3) 2.3技术发展趋势 (5) 3外工业机器人现状 (5) 4国内工业机器人现状 (6) 5工业机器人市场现状 (8) 5.1工业机器人的需求情况 (8) 5.2工业机器人的销售情况 (8) 5.3国内工业机器人的市场特征 (9) 6工业机器人产业未来发展 (9) 7结语 (10) 参考文献 (11)
摘要：机器人的应用越来越广泛，需求越来越大，其技术研究与发展越来越深入。这将提高社会生产率与产品质量，为社会创造巨大的财富！ Abstrent：The application of robot has been more and more widely used and the require is bigger and bigger．Its research and development becomes deeper and deeper．This will improve the effective of society and the quality of production．Also it will make great poverty for the society． 关键词：工业机器人技术、市场需求、技术应用、研究进展、发展趋势 一、引言 工业机器人诞生于20世纪60年代,在20世纪90年代得到迅速发展,是最先产业化的机器人技术。它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。它的出现是为了适应制造业规模化生产,解决单调、重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业。在我国,工业机器人的真正使用到现在已经接近20多年了,已经基本实现了试验、引进到自主开发的转变,促进了我国制造业、勘探业等行业的发展。随着我国改革开放的逐渐深入,国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击,因此,掌握国内工业机器人市场的实际情况,把握我国工业机器人的相关技术与研究进展,显得十分重要。 二、工业机器人技术现状与发展 2.1工业机器人技术概念 工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重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。
人工智能论文-3500字
研究生课程论文 人工智能前沿 论文题目：人工智能技术在求机器人工作 空间的应用 课程老师：罗亚波 学院班级：汽研1602班 学生姓名：张小涵 学号：1049721602405 2016年10月
人工智能技术在求机器人工作空间的应用 摘要 人工智能的发展迅速，现在已经渗透到机器人的全方位分析与机器人的工作空间的计算中，其对机器人的应用起着越来越重要的作用。元素限制法由三个限制元素构成，分别为杆长限制、转角限制、连杆的干涉。在初步确定限制元素后即可得到边界条件，即可得到工作空间。圆弧相交法由运动学反解过程、工作空间的几何描述以及工作空间的计算过程组成。两者各有其优缺点，都是可取的求工作空间的方法。 关键词：人工智能元素限制圆弧相交工作空间 Abstract With the rapid development of artificial intelligence, it has been applied to the analysis of the robot and the working space of the robot. It plays a more and more important role in the application of the robot. The element restriction method is composed of three elements, which are the length of the rod, the restriction of the angle and the interference of the connecting rod. Boundary conditions can be obtained after the preliminary determination of the limiting element. The arc intersection method is composed of the process of the inverse kinematics of the kinematics, the geometric description of the working space and the calculation process of the working space. Both have their own advantages and disadvantages, are desirable for the working space of the method. Key words: artificial intelligence element limit arc intersection working space
工业机器人论文
工业机器人论文 论文题目:工业机器人的特征与发展 学生姓名： 2012年 11 月 29 日 摘要：机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而在西周时期，我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的机器人。进入20世纪后，机器人的研究与开发得到了更多人的关心与支持，一些适用化的机器人相继问世。1959年第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。机器人技术及其产品已成为柔性制造系统( FMS) 、自动化工厂( FA) 、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与数量,而且保障人身安全、改善劳动环境、减轻劳动强度、提高劳动生产率、节约材料消耗以及降低生产成本有着十分重要的意义。工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。关键字：组成控制与编程发展现状国内趋势 机器人是一个在三维空间，具有角度自由度的并能实现众拟人动作和功能的机器；工业机器人是能模拟人手臂.手腕和手功能的机电一体化产品，它可以把任意物体或工具按空间位置的识辨要求进行移动可实现工业生产的要求。它们通常配备有机械手、刀具或其他可装配的加工工具，以及能够
执行搬运操作与加工制造的任务。工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。 机器人控制系统通常包括控制计算机、示教盒、操作面板、存储器检测、传感器输入输出接口、通信接口等组成部分。由于机器人的类型较多控制系统的形式也是多种多样的；（1）按照控制回路的不同可将机器人控制系统分为开环系统和闭环系统。（2）按照控制系统的硬件分有机械控制、液压控制、顺序控制、计算机控制等。（3）按自动化控制程度分为顺序控制系统、程序控制系统、自适应控制系统、人工智能系统。（4）按编程方式分为物理设置编程控制系统、示教编程控制系统、离线编程控制系统（5）按机器人末端运动控制轨迹分为有点位控制和连续轮廓控制。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是以穿孔卡、穿孔带或磁带等信息载体，输入已编好的程序。示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。
人工智能_关于人工智能的议论文
人工智能 ——关于人工智能的议论文 月日，举世瞩目的“人机大战”尘埃落定，人工智能“阿尔法狗围棋”（AlphaGo）以4：1的比分战胜人类围棋顶尖高手李世石九段，为世人留下一个不愿接受又不得不接受的事实。 面对“阿尔法狗围棋”（AlphaGo），有人不服，如中国的超级围棋新星柯洁九段，就公开向“阿尔法狗围棋”（AlphaGo）叫板：“你赢不了我!”有人叹息：人类智慧最后的尊严在一只“小狗”面前丢失。有人甚至悲观地认为，机器统治人类的时代即将来临。 其实，所谓人类尊严、所谓机器人的统治时代，只是我们一些人的臆想，“阿尔法狗围棋”（AlphaGo）的胜利，说到底就是一次技术革命的胜利，是人类对自身的一次超越。 正如西安交通大学副校长、国家重点基础研究计划（973）“基于视认知的非结构化信息处理基础理论与关键技术”首席科学家徐宗本说的：“任何人工智能技术的成功一定是当代最新技术综合运用的成功，片面说成谁战胜谁是不公平的，也是无意义的，说人类智慧的最后壁垒被攻破，这都是无稽之谈。” “阿尔法狗围棋”（AlphaGo）的胜利，背后的最大价值在于，它激励人们持续不断地探索过去人工智能领域一直看似难以实现的人类智能级别。从这一点上看，人工智能的胜利也有非凡的意义，甚至可以说具有划时代的意义。 是的，翻开人类历史，哪一次技术革命不带来人类社会翻天覆地的变化?蒸汽机的发明、使用，使人类从农业手工业时代进入了工业社会;电动机的诞生，使人类从工业社会跨入了现代化。而以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明与应用为主要标志的信息技术革命，更让人类从此进入了自动化、信息化时代。每一次技术革命，伴随的都是生产力的发展
人工智能论文
人工智能 人工智能是 20 世纪 50 年代中期兴起的一门新兴边缘科学，它既是计算机科学分支，又是计算机科学、控制论、信息论、语言学、神经生理学、心理学、数学、哲学等多种学科相互参透而发展起来的综合性学科。人工智能又称智能模拟，是用计算机系统模仿人类的感知、思维、推理等思维活动。它研究和应用的领域包括模拟识别、自然语言理解与生成、专家系统、自动程序设计、定理证明、联想与思维的机理、数据智能检索等。例如，用计算机模拟人脑的部分功能进行学习、推理、联想和决策；模拟医生给病人诊病的医疗诊断专家系统；机械手与机器人的研究和应用等。 一、人工智能发展史 50 年代人工智能兴起，相继出现了一批显著的成果，如机器定理证明、跳棋程序、通用问题、求解程序 LISP 表处理语言等。但由于消解法推理能力的有限，以及机器翻译等的失败，使人工智能走入低谷。 60 年代末到 70 年代，专家系统出现，使人工智能研究出现新高潮。并且 1969 年成立了国际人工智能联合会议。 80 年代，随着第五代计算机的研制，人工智能得到了很大发展。日本 1982 年开始了“第五代计算机研制计划”，即“知识信息处理计算机系统 KIPS ，”其目的的是使逻辑推理达到数值运算那么快。 80 年代末。神经网络飞速发展。 1987 年，美国召开第一次神经网络国际会议，宣告了这一科学的诞生。 90 年代，人工智能出现新研究高潮由于网路技术特别是国际互联网技术的发展，人工智能开始由单个智能主体研究转向基于网络环境下的分布式人工智能研究。 、人工智能的优越性 人工智能作为本世纪中叶新崛起的、综合性最强的新兴前沿科学，它涉及非常广泛的学科领
智能机器人论文
智能机器人的发展与应用前景 摘要 本文介绍了智能机器人的发展概况、机器人的感官系统、机器人运动系统及人工智能技术在机器人中的应用,智能机器人是一个在感知-思维-效应方面全面模拟人的机器系统,外形不一定像人。它是人工智能技术的综合试验场,可以全面地考察人工智能各个领域的技术,研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。 关键词: 智能机器人感官仿生人工智能 1.引言 人们通常把机器人划分为三代。第一代是可编程机器人。这种机器人一般可以根据操作人员所编的程序,完成一些简单的重复性操作。这一代机器人是从60年代后半叶开始投入实际使用的,目前在工业界已得到广泛应用。第二代是“感知机器人”,又叫做自适应机器人,它在第一代机器人的基础上发展起来的,能够具有不同程度的“感知”周围环境的能力。这类利用感知信息以改善机器人性能的研究开始于70年代初期,到1982年,美国通用汽车公司为其装配线上的机器人装配了视觉系统,宣告了感知机器人的诞生,在80年代得到了广泛应用。第三代机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,因此能在非特定的环境下作业,称之为智能机器人。智能机器人与工业机器人的根本区别在于,智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。而感知本身,就是人类和动物所具有的低级智能。因此机器的智能分为两个层次:①具有感觉、识别、理解和判断功能; ②具有总结经验和学习的功能。所以,人们通常所说的第二代机器人可以看作是第一代智能机器人。 2.智能机器人的感官系统 2.1触觉传感器 英国近几年在阵列触觉传感方面开展了相当广泛的研究。例如:Sussex大学和Shack-leton系统驱动公司研制的基于运动的介电电容传感的阵列;由威尔士大学和软件科学公司研制的采用压强技术的装在机器人夹持器上的传感器。 2.2视觉传感 在机器人视觉方面,目前市场上销售的有以下6类传感器:①隔开物体的二维视觉:双态成像;②隔开物体的二维视觉:灰度标成像;③触觉或叠加物体的二维视觉;④二维观察;⑤二维线跟踪;⑥使用透视、立体、结构图示或范围找寻技术从隔开物体中提取三维信息。在这类系统方面,它们只能做一些很简单的操作。例如:为了使机器人具有某种程度的人眼功能,已进行大量的研究工作并向如下两类系统发展:①从一维物体中提取三维信息;②活动机器人导航、探路和躲避障碍物的现场三维分析。伦敦大学目前正在研究一种双目视觉机器人的实时图像处理机。还有正在研究机器人视觉系统的教育机构有:考文垂工业大学、爱丁堡大学、格拉斯哥大学、格温特大学;而伯明翰大学则专门研究惯性传感器。另外,还有许多从事传感系统开发的单位,都进行了传感反馈研究。如米德尔塞克斯工业大学致力于使机器人能组织和使用来自不同类型传感器的数据。这种机器人能“看”、“感”和“听”,它更接近于人。 2.3听觉传感
人工智能机器人论文
人工智能机器人论文 Prepared on 24 November 2020
《人工智能》课程报告 题目：机器人 学院：机电学院 专业：自动化 班级：二班 学号： 姓名：汪乾梁 指导教 师：姜丽莉 二〇一七年十一月二日 机器人 摘要：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作出反应的智能机器，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。 关键词：人工智能；感官；仿生；机器人 1.前言 人们通常把机器人划分为三代。第一代是可编程机器人。这种机器人一般可以根据操作人员所编的程序,完成一些简单的重复性操作。这一代机器人是从60年后半叶开始投入实际使用的,目前在工业界已得到广泛应用。第二代是“感知机器人”,又叫做自适应机器人,它在第一代机器人的基础上发展起来的,能够具有不同程度的“感知”周围环境的能力。这类利用感知信息以改善机器人性能的研究开始于70年代初期,到1982年,美国通用汽车公司为其装配线上的机器人装配了视觉系统,宣告了感知机器人的诞生,在80年代得到了广泛应用。第三代机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,因此能在非特定的环境下作业,称之为智能机器人。智能机器人与工业机器人的根本区别在于,智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。而感知本身,就是人类和动物所具有的低级智能。因此机器的智能分为两个层次:①具有感觉、识别、理解和判断功能; ②具有总结经验和学习的功能。所以,人们通常所说的第二代机器人可以看作是第一代智能机器人。 1.国内外机器人发展现状 在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而，相继形成了一批具有影响力的、着名的工业机器人公司，它们包括：瑞典的ABB Robotics，日本的FANUC、Yaskawa，德国的KUKA Robo ter，美国的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics，这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可行性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一
人工智能论文
人工智能的发展与未来 很多人都想问，人工智能是什么？ 一直以来，人们总是把人工智能当做是科幻小说，但是现在我们却拿着课 本一本正经的讨论这个问题。这使我们很困惑，我们的困惑大致来自下面几个 方面： 1.我们总是把人工智能和电影想到一起。星球大战、终结者、2001：太空漫 游等等。电影是虚构的，那些电影角色也是虚构的，所以我们总是觉得人工智 能缺乏真实感。 2.人工智能是个很宽泛的话题。从手机上的计算器到无人驾驶汽车，到未来 可能改变世界的重大变革，人工智能可以用来描述很多东西，所以人们会有疑惑。 3.我们日常生活中已经每天都在使用人工智能了，只是我们没意识到而已。John McCarthy，在1956年最早使用了人工智能（Artificial Intelligence）这个词。他总是抱怨“一旦一样东西用人工智能实现了，人们就不再叫它人工 智能了。” 因为这种效应，所以人工智能听起来总让人觉得是未来的神秘存在，而不是 身边已经存在的现实。同时，这种效应也让人们觉得人工智能是一个从未被实 现过的流行理念。 Kurzweil（谷歌技术总监）提到经常有人说人工智能在80 年代就被遗弃了，这种说法就好像“互联网已经在21世纪初互联网泡沫爆炸时死去了”一般滑稽。 最后，人工智能的概念很宽，所以人工智能也分很多种，我们按照人工智能 的实力将其分成三大类： 1.弱人工智能Artificial Narrow Intelligence (ANI): 弱人工智能是擅 长于单个方面的人工智能。比如有能战胜象棋世界冠军的人工智能，但是它只 会下象棋，你要问它怎样更好地在硬盘上储存数据，它就不知道怎么回答你了。 2.强人工智能Artificial General Intelligence (AGI): 人类级别的人 工智能。强人工智能是指在各方面都能和人类比肩的人工智能，人类能干的脑 力活它都能干。创造强人工智能比创造弱人工智能难得多，我们现在还做不到。Linda Gottfredson教授把智能定义为“一种宽泛的心理能力，能够进行思考、计划、解决问题、抽象思维、理解复杂理念、快速学习和从经验中学习等操作。”强人工智能在进行这些操作时应该和人类一样得心应手。 3.超人工智能Artificial Superintelligence (ASI): 牛津哲学家，知 名人工智能思想家Nick Bostrom把超级智能定义为“在几乎所有领域都比最聪明的人类大脑都聪明很多，包括科学创新、通识和社交技能。”超人工智能可 以是各方面都比人类强一点，也可以是各方面都比人类强万亿倍的。 人工智能正飞速发展着。而人类的生活也因此飞速的变化着。大至火箭发射、太空探测、国防装备，小至手臂机器人、汽车喷漆、无人驾驶汽车、看病
【9A文】人工智能机器人论文
《人工智能》课程报告 题目：机器人 学院：机电学院 专业：自动化 班级：二班 学号：2016110235 姓名：汪乾梁 指导教师：姜丽莉 二〇一七年十一月二日
机器人 摘要：人工智能(ArtificialIntelligence)，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作出反应的智能机器，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。 关键词：人工智能；感官；仿生；机器人 1.前言 人们通常把机器人划分为三代。第一代是可编程机器人。这种机器人一般可以根据操作人员所编的程序,完成一些简单的重复性操作。这一代机器人是从60年后半叶开始投入实际使用的,目前在工业界已得到广泛应用。第二代是“感知机器人”,又叫做自适应机器人,它在第一代机器人的基础上发展起来的,能够具有不同程度的“感知”周围环境的能力。这类利用感知信息以改善机器人性能的研究开始于70年代初期,到1982年,美国通用汽车公司为其装配线上的机器人装配了视觉系统,宣告了感知机器人的诞生,在80年代得到了广泛应用。第三代机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,因此能在非特定的环境下作业,称之为智能机器人。智能机器人与工业机器人的根本区别在于,智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。而感知本身,就是人类和动物所具有的低级智能。因此机器的智能分为两个层次:①具有感觉、识别、理解和判断功能;②具有总结经验和学习的功能。所以,人们通常所说的第二代机器人可以看作是第一代智能机器人。1.国内外机器人发展现状 在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而，相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司，它们包括：瑞典的ABBRobotics，日本的FANUC、Yaskawa，德国的KUKARobo ter，美国的AdeptTechnology、AmericanRobot、EmersonIndustrialAutomation、S-TRobotics，这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可行性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可行性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模化设计，积极推进产业化进程。 2、机器人的应用领域 1.工业机器人制造工业机器人的目的主要在于消减人员编制和提高产品质量。与传统的机器相比他有两大优点：生产过程几乎完全自动化和生产设备高适应能力。现在工业机器人主要应用于汽车工业、机电工业、通用机械工业、建筑业、金属加工、铸造以及其他重型工业和轻工业部门。在农业方面，已把机器人用于水果和蔬菜嫁接、收获、检验与分类，剪羊毛合计牛奶等。这是一个潜 在的产业机器人应用领域。 2.探索机器人机器人对于探索的应用，即在恶劣或不适于人类工作的环境中执行任务。主要有2个有种探索机器人：自主机器人和遥控机器人。自主机器人一直是人类的研究难题，很多专家都在可能地是机器人自主化。遥控机器人已经得到广泛的应用，其中最为出名的是水下机器人和空间机器人。随着海洋是事业的发展，一般潜水技术应经无法适应高深度综合考察和研究并完成多种作业的需要，水下机器人可以代替人类在深海中进行探索，发现了好多不为认知的深海生物。空间机器人主要任务
关于人工智能的论文
人工智能(Artificial Intelligence, AI)是20世纪50年代中期兴起的一门新兴边缘科学，它既是计算机科学的一个分支，又是计算机科学、控制论、信息论、语言学、神经生理学、心理学、数学、哲学等多种学科相互渗透而发展起来的综合性学科。人工智能又称为智能模拟，是用计算机系统模仿人类的感知、思维、推理等思维活动。它研究和应用的领域包括模式识别、自然语言理解与生成、专家系统、自动程序设计、定理证明、联想与思维的机理、数据智能检索等。例如，用计算机模拟人脑的部分功能进行学习、推理、联想和决策；模拟医生给病人诊病的医疗诊断专家系统；机械手与机器人的研究和应用等。 人工智能开拓者是罗伯特·维纳。1940年他创立了控制和传递。维纳认为计算机在组织和传递信息方面可能比人类更准确。从理论上讲,计算机在控制周围环境和外界通讯时会比人类更准确人工智能领域的研究是从1956年正式开始的，这一年在达特茅斯大学召开的会议上正式使用了"人工智能"(artificial intelligence，ai)这个术语。随后的几十年中，人们从问题求解、逻辑推理与定理证明、自然语言理解、博弈、自动程序设计、专家系统、学习以及机器人学等多个角度展开了研究，已经建立了一些具有不同程度人工智能的计算机系统，例如能够求解微分方程、设计分析集成电路、合成人类自然语言，而进行情报检索，提供语音识别、手写体识别的多模式接口，应用于疾病诊断的专家系统以及控制太空飞行器和水下机器人更加贴近我们的生活。我们熟知的ibm的"深蓝"在棋盘上击败了国际象棋大师卡斯帕罗夫就是比较突出的例子。 人类进化以来,为了扩大自身的能力,已经发明了很多不同的工具,如:棍棒、斧子、犁、轧棉机、蒸汽机、无线电收音机和电视机等。早在13世纪,就曾提出过自动机器或机器人的设想。从17世纪到18世纪,机械自动装置变得普遍起来,当时出现了能跳舞或能演杂技的娃娃,它们附在发出乐曲的小盒子和时钟上,随着19世纪的工业和20世纪初叶自动化工厂的出现,人们担心机器会取代人。早期的科学幻想小说重复出现机器人接管世界的题材。直到50年代出现了电子计算机,人们可以进行加减运算,完成以前只有人类才能完成的活动。例如分类、比较,根据先前的结果改变自己的工作程序等等。 但早期的计算机体积大,可靠性差,价格昂贵,因而人们认为要计算机模拟人工智能的尝试是注定要失败的。很早以前,人们就对自动化机器的理论有过重大的贡献。其中最突出的是卓越的数学家诺依曼。诺依曼认为,人类神经系统与计算机的电子电路有许多相似之处。人类的神经系统通过刺激或休止(称为神经动脉)来传递信息,而计算机用类似的二进制码“0”或“1”传输信息,数码“1”在计算机内部表示“通”状态,就象刺激神经细胞,数码“0”则表示“断”状态,就象神经细胞未受到刺激一样。在我们日常生活中,无论是看、听、触摸,都是用和计算机二进制码十分相似的双态码来传输信息的。 当然，人工智能的发展也并不是一帆风顺的，也曾因计算机计算能力的限制无法模仿人脑的思考以及与实际需求的差距过远而走入低谷，但是随着硬件和软件的发展，计算机的运算能力在以指数级增长，同时网络技术蓬勃兴起，确保计算机已经具备了足够的条件来运行一些要求更高的ai软件，而且现在的ai具备了更多的现实应用的基础。90年代以来，人工智能研究又出现了新的高潮 最初,人工智能实验都是游戏性质的,主要是下棋一类的游戏。代写论文选择游戏作为实验内容并非出于消遣,而是由于它与其它解决问题的方法有颇多的相似之处。做游戏时,必须判断和决定多种选择,需作短计划和长安排。一般都有进攻战略和防御战略;必须遵照一定的规则。要想取得一场游戏的胜利,就必须设法做到失的最少得的最多。游戏中出现的各种情况都需作出判断和抉择,这如同日常生活中经常遇到的问题。作出抉择需要聪明和智慧。在人类解决方法的研究方面,计算机是一个极好的工具。 人工智能的两大目标就是能理解人类的智能,使计算机用途更广泛。许多研究者认为:智能机器的关键总是如何表达知识,从而使计算机能用这种知识将知识具体应用在计算机程序中虽
人工智能论文
重庆理工大学 专业选修课课程考查报告 《AI的发展与未来》 课程名称：《人工智能及应用》 专业：软件工程 学号： 学生姓名： 提交时间：2017年5月5日
进入人工智能 人工智能的话题，在近年尤其火热，很多人是因为在2016年看到AlphaGo打败了世界围棋冠军李世石。这使得大家对人工智能非常感兴趣，同时也有很多人思考人工智能是否应该继续无节制地发展下去？人们会担忧将来人工智能发展到一定的高度可能会取代人类。包括霍金、比尔·盖茨这样伟大的人物也怀疑人工智能。 我们谁都无法下结论说到底该不该发展人工智能，所以我们先来了解一下什么是人工智能，否则我们只会在对人工智能的恐惧中无法获得理性认知。 人工智能似乎没有明确的定义。人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作[1]，这是美国麻省理工学院的温斯顿教授认为的人工智能。人工智能大概来说可能是有几个部分，首先是感知，感知是包括视觉、语音、语言；然后是决策，做一些预测，做一些判断；那当然如果你要做一套完整的系统，就像机器人或是自动驾驶，它会需要一个反馈[2]。 人工智能的发展 通过了解人工智能发展的主要里程碑，可能会更加直观的了解人工智能。在感知方面，比如我国的科大讯飞。该企业使命是让机器能听会说，能理解会思考；用人工智能建设美好世界[3]。正如他们的企业使命，讯飞语音识别软件现在已经能听懂人们所说的，而且正确率相当高，如果要打很多字完全可以不动手，直接念一遍就都以文字的形式输出来。以前电视里播的现场直播都是没有字幕的，现在已经可以在直播的时候也可以看到实时字幕。可见语音识别给我们带来了巨大的便利。还如微软的小冰，你可以在微信关注她，并且同她聊天，还可以和她语音聊天，她甚至可以为你唱歌。现在小冰会的东西越来越多，也越来越智能。 决策方面，从早期MicrosoftOffice里的工具到Google广告的推荐，然后到金融行业的很多智能决策公司的出现，进步迅速。现在的gamil，有时候收到email，Google会跳出来问要不要发回复，有时候它连回复都帮你写好了，而且写的很精确。这也是人工智能的体现。可能以后我们讲话都不用，助理能帮我们搞定。最后是反馈，比如无人驾驶汽车，它通过车载传感系统感知道路环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和信息，控制车辆的转向和速度，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的。从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。 深度学习及其应用领域 提到人工智能就不得不提深度学习，它是一种神经网络，它的特点是使用了多层网络，能够学习抽象概念，同时融入自我学习，而且收敛相对快速。收敛快速可能是一种技巧，不见得是一个理论，但是有一批人通过它解决了很多重要的问题。简单的来说，如果我们有很多笑脸，然后我们把笑脸的像素输入到一个神经网络里面去，最后你那儿希望让机器能识别这是姚明，那是马云，但是因为你这个深度学习的网络很深，要一次性学会这么多也会比较困难，所以就需要用到一个比较快速收敛的技巧——自我学习。通过自我学习，机器会逐步从大量的样本中逐层抽象出相关的概念，然后做出理解，最终做出判断和决策。深度学习或者是任何的机器学习，它是不是超越人类的能力表现，如果超越的话，可能很多应用就会产生。比如在机场，如果机器识别人脸的准确度超过人，那么那些边防的人就可能不需要那么多。这并不是说机器不会犯错，而是说既然人不能比机器做的更好，那不妨就用机器取代。
工业机器人l论文
工业机器人技术 摘要:作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。机器人的应用越来越广泛,需求越来越大,其技术研究与发展越来越深入，这将提高社会生产率与产品质量,为社会创造巨大的财富。本文将从工业机器的发展历史，现状及未来趋势进行阐述。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，经历了近50年的发展已取得显著成果。走向成熟的工业机器人，各种用途的特种机器人的实用化，昭示着机器人技术灿烂的明天。 关键词：工业机器人起源工作原理关键技术趋势 前言：工业机器人是机器人的一种。机器人可以代替或者协助人类完成各种工作，凡是枯燥的、危险的、有毒的、有害的工作，都可由机器人大显身手。机器人除了广泛应用于制造业领域外，还应用于资源勘探开发、救灾排险、医疗服务、家庭娱乐、军事和航天等其他领域。机器人是工业和非产业界的重大生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。工业机器人作为一种特殊的自动化设备，具备智能技术，所以工业机器人在传统产业的应用将大大的提升企业产品的竞争力，促进产品的更新换代，对国家经济产生巨大的推动作用。而在科学研究，资源勘探方面，工业机器人可替代人的大部分工作，因此促进了国家的可持续发展，并增强了国家的国
际地位。在国防领域工业机器人的研究更是层出不穷，特别是在强调零伤亡战争的今天，机器人可替代士兵前往危险的前沿地区，而且没有人性的一些弱点，增强了战斗力，为国家创造了一个和平安定的环境。 一、工业机器人的起源 （1）工业机器人的发展历史 工业机器人诞生于 20 世纪 60 年代，在 20 世纪 90 年代得到迅速发展，是最先产业化的机器人技术.它是综合了计算机，控制论，机构学，信息和传感技术，人工智能，仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域.它的出现是为了 适应制造业规模化生产,解决单调,重复的体力劳动和提高生产质量 而代替人工作业.在我国,工业机器人的真正使用到现在已经接近 20 多年了，已经基本实现了试验,引进到自主开发的转变,促进了我国制造业,勘探业等行业的发展.随着我国改革开放的逐渐深入,国内 的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击,因此,掌握国内工 业机器人市场的实际情况,把握我国工业机器人的相关技术与研究进展,显得十分重要。 （2）工业机器人技术现状 1.1工业机器人技术概念 工业机器人由操作机(机械本体) ,控制器,伺服驱动系统和检测传感装置构成, 是一种仿人操作,自动控制,可重复编程,能在三维空
服务型机器人技术论文
服务型机器人技术 应用现状与前景 服务型机器人技术应用现状与前景 摘要：现代机器人的诞生标志着人类对于智能机器的梦想开始变成现实，这对人类社会来说是一场革命。现在，各种类型的机器人正逐渐进入人们的生产和生活，对人类社会产生着日益重大的影响。服务型机器人是作为机器人类型中最为实用而最贴近生活的存在，作为服务型的机器人有室内办公环境服务型机器人、娱乐场所服务型机器人、家用服务型机器人等。今后的发展与应用前景大好、潜力巨大。 关键词：服务型机器人技术应用发展前景 2006 年8 月3 日，我国首台参考国内众多美女的长相合成的智能“美女机器人”亮相。根据指挥员的口令，“美女机器人”不仅能完成简单的前进、后退等动作，还可以跟人聊天讲笑话，可以在家中用摄像系统识别坏人。“在家里，机器人将会教孩子们学英语，给父母传送信息，当人们疲倦时，它还能即兴表演歌舞提神；在公共场所，它们可以充当邮局
的服务人员，可以负责安全巡逻，还能搜寻闯入者的踪迹并把他们的图像传送到监视中心。”韩国专家介绍说。据韩国媒体报道，韩国计划在2013 年进入全球机器人技术前三强，到2020 年实现家家户户都有机器人。目前，韩国正在进行2007 年网络智能机器人大规模生产前的准备。韩国政府希望，就像上世纪80 年代半导体一跃成为高科技主力军一样，家用机器人将是本世纪初韩国高科技的领军产业。美国加州大学资深教授、机器人专家伍德·约翰教授在其专著《机器人产业的未来》中指出，对未来影响最大的4 项技术是：生物技术、纳米技术、巨型计算机技术和智能机器人技术。他认为，日本长期以来将机器人作为一个战略产业，并给予大力支持，这是政府决策的巨大成功，使日本在汽车、电子、机械、工程等方面处于世界领先地位获得了可靠的物质技术基础。越来越多的国家将机器人视为信息时代的“宠儿”，甚至认为机器人产业可能会像汽车产业一样，成为国家重要的经济支柱。 在这种战略思想驱使下，机器人市场日益成为人们开拓的重要目标。 目前，世界上至少有48 个国家在发展机器人，其中25 个国家已涉足服务型机器人开发。在日本、北美和欧洲，迄今已有7 种类型计40 余款服务型机器人进入实验和半商业化应用。日本是世界上发展服务型机器人最早的国家，目前已有10 多种服务型机器人问世。去年9月，开始向市场推出一种可以识别1 万个单词的智能机器人，可以为主人充当“家庭保姆”，这将是市场上首次出售用于家庭生活的可以与人交流的智能机器人，表明日本家庭将迎来机器人保姆时代[1]。 现代机器人的诞生标志着人类对于智能机器的梦想开始变成现实，这对人类社会来说是一场革命。现在，各种类型的机器人正逐渐进入人们的生产和生活，对人类社会产生着日益重大的影响。近50年来，机器人的发展突飞猛进，大致经历了三个发展阶段：第一代是属于示教再现型的简单个体机器人；第二代为具备初步感觉和协调能力的群体劳动机器人；第三代为具有感知能力和独立判断、行动能力的智能机器人。前两类机器人的活动范围往往局限在工厂生产线和特殊工作场合，如矿山、核反应堆、海底等。而智能机器人则更广泛地服务于人们生产和生活的各个方面，比如办公室的助手机器人，博物馆的导游机器人，医院的护理机器人，用于监视和安全防卫的机器人，水下勘测机器人，排雷除弹机器人等等。有第三代机器人之称的智能服务型机器人是当今机器人学科发展的重要方向[2]。 服务型机器人是作为机器人类型中最为实用而最贴近生活的存在，目前世界服务机器人的发展速度飞快，技术更新迅猛。以下为几种服务型机器人的发展现状： 1.室内办公环境服务机器人 为了适用于办公室等室内场所的履带式服务机器人平台，提高自主移动机器人控制系统的性能，选用高性能微处理器ARM9 系列的S3C2410 处理器作为移动机器人的控制中心，并在嵌入式Linux 系46统下实现机器人的控制。系统引入了多种环境感知器件，采用模糊逻辑实现准确的运动路线控制。该自主服务机器人由中央控制器、感知子系统、驱动子系统、电源系统组成。整体尺寸420mm×400mm×84mm。在移动机器人设计过程中，采用模块化设计，不同功能结构分别进行设计，各模块之间连接采用最优方式。 机器人中央控制器采用 ARM9 系列的 S3C2410处理器，具有高性能、低功耗、接口丰富和体积小等优良特性，适合服务机器人系统使用。红外模块选用 DC12V 四路红外遥控收发器，该收发器有四组，共十二个接口。当按动红外发射器，有信号输入时，输出口输出常开口接入的电压。该发射器性能稳定，使用简单。电机驱动采用 L298N 芯片，L298N 具有体积小、操作电压范围大、抗干扰能力强、配备了散热片、输出电流大等性能，并且可以同时驱动两台电机。可通过改变 PWM 波形的占空比控制电机转速，还可控制电机转向。光