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机器人技术论文范文(通用4篇)
论文常用来指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章,简称之为论文。 以下是为大家整理的关于机器人技术论文的文章4篇 , 欢迎大家前来参考查阅!
机器人技术论文篇1
《论如何在科技馆中开展中小学机器人教育》
[摘要]随着机器人产业的发展,世界各国都认识到,培养机器人设计与操作人才的重要性。因此,纷纷出台政策加强对中小学生的机器人教育。科技馆作为重要的校外教育机构,也有必要在此领域发挥自己的作用。通过分析认为,科技馆的机器人教育应定位于中小学机器人校内教育的补充与提高,提出在建构主义教育理论的指导下,以项目学习的模式,开展机器人俱乐部、夏令营及机器人比赛等形式的中小学生机器人教育。
[关键词]科技馆中小学机器人教育建构主义项目学习
自上世纪50年代以来,随着人工智能技术的迅速发展,机器人产业也发生了日新月异的变化。虽然其初衷是为工业、农业、国防等领域服务,但随着技术的进步及社会需求的发展,它已对普通公众的生活产生了潜移默化的影响,在医疗、教育、娱乐、交通等领域都能看到机器人“身影”,这也使人们愈来愈认识到,培养机器人设计与操作人才对机器人产业发展的重要性。因此,目前很多中小学校和校外机构都开设了机器人教育及培训课程,这对机器人人才储备而言具有重大意义。而作为校外教育不可或缺的一个环节,科技馆在中小学机器人教育体系中理应占据一席之地,发挥出自己的作用。那么,如何发挥呢?笔者认为,应在明确机器人教育的概念、厘清其发展现状的基础上,结合科学教育理论,确定合适的教育模式并加以实施。
一、机器人教育的概念
1920年,当捷克斯洛伐克作家卡雷尔•恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中创造出“机器人(Robot)”这个词的时候,他肯定没料到在近一个世纪之后,其小说中让机器人代替人类劳动的情节已经变成了现实,并且它们还对公众生活产生了巨大的影响。
伴随着“机器人”这个词的诞生,社会各界一直对它的定义争论不已,但是一般说来,人们都可以接受这种说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”
那么,什么是“机器人教育”呢?根据目前被广泛采用的彭绍东教授的定义,“机器人教育”就是学习、利用机器人,优化教育效果及师生劳动方式的理论与实践。
彭教授根据机器人在教学中扮演的角色,把机器人教育分为五大类:
(1)机器人学科教学(RobotSubjectInstruction,简称RSI);
(2)机器人辅助教学(Robot―AssistedInstruction,简称RAI);
(3)机器人管理教学(Robot――ManagedInstruction,简称RMI);
(4)机器人代理(师生)事务(Robot―RepresentedRoutine,简称RRR);
(5)机器人主持教学(Robot――DirectedInstruction,简称RDI)。
国内外目前所开展的主要是前两个类型,即机器人学科教学(RSI)和机器人辅助教学(RAI)。前者是指以机器人为对象进行学习,学习的内容是“机器人学科”;而后者指的是以机器人为工具进行学习,学习的内容是“自然科学的各个学科”。由于国内外情况的差异,我国中小学目前所开展的机器人教育以“机器人学科教学”为主,而国外则两种教育类型发展较为平均,并无特殊偏重。
二、国内外中小学机器人教育的现状
在一些发达国家,机器人教育已经成为中小学教育的热点。在美国,一般通过机器人技术课程、机器人辅助教学课程、课外活动及机器人主题夏令营等定期活动来对中小学生进行机器人教育。比如,美国加利福尼亚州高中工程与技术联盟在为高中生开设的工程与技术选修课程中,提供了ROBOTICS课程,主要介绍机器人技术历史,基础,术语,微控制,传感器,程序控制等方面的知识;美国国家自然基金支持的项目“K―12教育中的机器人技术”,目的是帮助K―12教师以及其他教育者开发或改进以机器人作为一种工具,来教授STEM的课程和开发机器人技术课程;印地安那州的Purdue大学与LAFAYETTE学校合作,在5至8年级学生课外活动中开展的ROBOTICS项目;CarnegieMellon大学提供的针对高中生的ROBOCAMP暑期机器人计划,通过八星期的课程,使学生懂得一些基本的与机器人有关的电子,机械和计算机科学知识。
在日本,其机器人产业的发展已经超过了欧美各国,这与他们对机器人教育的高度重视密不可分。他们不光在各个大学设立了机器人研究专业,并且在中小学的教学大纲中也加进了机器人课程。每年定期举办针对不同层次学生的机器人设计和制作大赛,各个学校也会在假期举办机器人研习营,从而形成了一个多角度、全覆盖的机器人教育体系。
此外,英国、俄罗斯、巴西、新加坡等国也早已出台了多项措施推进本国的中小学机器人教育发展。
而我国的中小学机器人教育则起步较晚,且覆盖面较小。2000年,北京景山学校以科研课题的形式将机器人普及教育纳入到信息技术课程中,在国内率先开展了中小学机器人课程教学。2001年,上海市西南位育中学、卢湾高级中学等学校开始以“校本课程”的形式进行机器人活动进课堂的探索和尝试。2005年,哈尔滨市正式将机器人引入课堂教学,在哈尔滨师大附小、60中、省实验中学等41所学校开设了“人工智能与机器人”课程,用必修课形式对中小学生进行机器人科学方面的教育。
除了这些进行正规课堂教学的学校外,有些中小学则采用兴趣班、培训班的形式开展机器人教育。
庆幸的是,我国政府已经意识到中小学机器人教育的重要性,并在“课标”中有所体现。如教育部在2003年4月正式颁布的《普通高中技术课程(实验)标准》中,首次在“通用技术”科目中设立了“简易机器人制作”模块,它是基于计算机技术的学习的平台、将机械传动与单片机的应用有机组合的一个选修课程模块。现在,新的高中课程标准在“信息技术”科目中也已设立了“人工智能初步”选修模块,这是我国高中阶段开展人工智能教育迈出的第一步。
不过值得注意的是,在我国中小学机器人教育体系中,科技馆所占比例几可忽略。我们认为作为青少年科普的重要阵地,科技馆理应在中小学机器人教育中发挥更大的作用。
三、科技馆与中小学机器人教育
1.科技馆在中小学机器人教育中的定位
作为校外科普机构,科技馆不可能将完成“课标”为己任,而是应定位于中小学机器人校内教育的补充与提高。就中国的情况而言,我们认为,补充的内容应该是校内教育极少涉及的机器人辅助教学(RAI),而提高的内容是校内教育已有一定基础的机器人学科教学(RSI)。
2.科技馆在中小学机器人教育中可采用的指导理论
在杜威“做中学”、皮亚杰的“发生认识论”以及维果斯基“心理发展的文化历史学说”基础上发展起来的建构主义教育理论(本文的讨论范围不包括激进的建构主义〈radicalconstructionism〉),近年来已经在科学教育领域中产生了巨大影响。
建构主义认为,世界是客观存在的,但世界的意义却是由人建构的。它强调知识的动态发展性,并认为知识不是通过教师传授得到的,而是学习者在一定的情境(即社会文化背景下),借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式而获得。由于学习是在一定的情境(即社会文化背景下),借助其他人的帮助(即通过人际间的协作活动)而实现的意义建构过程,因此建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“交流”和“意义建构”是学习环境中的四大要素。
在学习过程中,学习者处于中心地位,是信息加工的主体,要主动对意义进行建构;而教师则是意义建构的帮助者,而非知识的灌输者。故在此理念下,整个学习过程中,学生要充分发挥自己的主动性,使用探究的方式,以自己已有的知识和经验为基础,努力构建属于自己的新知识;他们需要主动搜集、分析相关信息、资料,并对要学习的问题提出假设并加以验证。而教师的任务则是激发学生的学习兴趣,创设符合学习内容的情境,提示新旧知识之间联系,引导学生之间的协作、对话,从而帮助学生完成新知识的构建。
建构主义教育理论与科技馆教育的教育特点非常契合。因为“科技馆教育的本质特点在于它模拟再现了科研和生产活动的实践过程,并且不是简单地模拟再现,而是以学习为目的、经过改造的模拟再现,创造了引导观众进入探索与发现科学过程的条件。科技馆提供的‘从实践中学习’的途径不仅成为它与其他教育、传播机构及传统博物馆的最大区别,而且是科技馆生存与发展的价值所在。”也就是说,科技馆的教育需要创设学习情境,引导观众自己进行意义建构,并且在此过程中,可能伴有观众与科技馆员工或观众之间的交流,这恰恰正是一个完整的建构主义者所提倡的教育过程。
3.科技馆在中小学机器人教育中可采用的模式
1918年,著名教育学家克伯屈(WilliamHeardKilpatrick)在他名为《项目(设计)教学法:在教育过程中有目的活动的应用》的文章中,首次提出了“项目学习(Project-basedLearning)”的概念,用以说明有目的的设计行为对教育的重要性及其在教育过程中的应用。它让“学生自己计划、运用已有的知识经验,通过自己的操作,在具体的情境中解决实际问题”。它是“一套能使教师指导儿童对真实世界进行深入研究的课程活动,它在真实世界中让学生借助多种资源开展探究活动,并在一定时间内解决一系列相互关联着的问题的一种新型的探究性的学习,具体表现为构想、验证、完善、制造出某种东西,它可以是有形的由学生制作的物体,如书、剧本或一项发明等。”20世纪二三十年代,项目教学法已经在美国一些学校的低年级中得到了运用,到20世纪八九十年代,则在广大中小学中得到了普遍推广。
我们认为,项目学习法正是在科技馆中进行机器人教育所可以采用的模式。不论是机器人学科教学(RSI),还是机器人辅助教学(RAI),都可以项目学习的模式开展。而可采用的活动形式有机器人俱乐部、夏令营、机器人比赛等。
选定项目后,就需要组织学生对主题的探究活动。这一阶段一般都以学习小组或团队的形式进行。学生首先要对项目的主题进行调查、讨论,提出解决问题的假设;然后收集相关信息,对它们进行处理和分析,再验证或推翻之前的假设,最终得出问题的解决方案。在整个探究过程中,为有利于学生自我知识的建构,应对他们的一切探索和决定都持鼓励态度,而毋须规定出唯一正确的答案。
四、结论
科技馆作为重要的校外教育机构,也有必要在此领域发挥自己的作用。本文通过分析认为,科技馆的机器人教育应定位于中小学机器人校内教育的补充与提高,补充的内容应该是校内教育极少涉及的机器人辅助教学(RAI),而提高的内容是校内教育已有一定基础的机器人学科教学(RSI)。具体应在建构主义教育理论的指导下,以项目学习的模式,开展机器人俱乐部、夏令营及机器人比赛等形式的中小学生机器人教育。
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机器人技术论文篇2
摘要:针对隧道巡检机器人巡检过程中环境密闭、强磁干扰、长距离传输、信号延迟、通信不稳定等问题设计了隧道巡检机器人通信系统,分别从网络通信及内部通信两方面设计了基于Labview的软件控制的网桥通信、以太网络通信与串口通信结合的隧道巡检机器人通信系统。有效解决了隧道巡检环境干扰问题,使通信更加快速,信号更加稳定,保障了隧道巡检机器人巡检过程信息交互的稳定与可靠。
关键词:隧道巡检机器人;通信系统;网络通信
中图分类号:TP242文献标识码:A文章编号:1007-9416(2020)04-0000-00
0引言
随着经济的发展,电缆发生故障引发的事故的几率也在相应地增加,为了保障电力电缆在地下隧道内的稳定安全运行,隧道巡检机器人孕育而生[2]。隧道巡检机器人具有可长时间不间断工作,保证了巡检过程中的实时可靠性,复杂环境中适用性等。隧道巡检机器人在进行巡检时需要与外界搭建可靠的通信,由于隧道区域空间狭小,存在拐角和岔口,加上内部有大量的电力电缆,构成了一种闭域空间环境,这些都将给隧道巡检机器人的通信带来严重困难,因此有必要对隧道巡检机器人的通信系统进行设计[1]。
1通信系统整体设计
通信系统分为网络通信和内部通信,其中网络通信为了避免因直角弯产生的信号延迟等问题,主要由两个部分组成分别为有线、无线传输[3]。有线传输部分与信号中继相连接,被放入井下的隧道巡检机器人携带中继模块。其中中继模块通过网桥无线发射和接受相应指令;内部通信即本体携带的控制单元与驱动器、传感器等装置的信号通信。
由于隧道巡检系统的硬件结构可分为三层:上层-上位机、中层-微控制器、下层-用于执行的驱动单元和用于反馈的采集单元。因此隧道巡检机器人的通信系统流程图如图1所示,上层上位机与中层微控制器通过网络通信完成指令的传输及相应处理;中层微控制器与下层单元选用串口通信方式完成信息交互[4]。
2网络通信设计
通信系统中运用网络通信传输者着上层上位机和中层微控制器之间的指令,同时负责与机器人所携带的摄像头之间的画面反馈工作。因为隧道空间密闭同时存在强磁干扰,所以需要传输距离较长并且稳定的信号传输,为稳定完成通信任务,实现较长距离信号传输,为实现对机器人动作位置调整和实时监控等功能,设计了以网桥为中继的网络通信模式[6]。
网桥可以在较长的距离上正常工作,其主要在数据链路层工作,连接LAN的方法是不同的MAC地址發送帧[5]。由于考虑到在网络通信的过程中会有障碍物出现的可能,为降低对信号的影响将中继单元(网桥)放置在隧道内,与上位机的连接由于不需要移动所以选用了有线传输更加稳定。传输网桥有2.4G和5.8G两种型号传输方式,由于5.8G传输距离长、传输速率块、传输稳定等优势选用5.8G网桥进行信号传输。
上位机和微控制器及上位机和摄像头之间为单独通信,因为与上位机间的通信都需要通过双绞线形式进行连接并且在于机器人内部,并且稳定性能要求高,所以选择国电龙源电气路由器搭建网络,即能接入控制器进行指令传输,也能连接摄像头增加控制灵活性。具体参数如表1所示。
3串口通信设计
中层的微控制器与下层的电机及三个驱动器之间的信号通信采用的是串口通信模式,因为RS232应用简便、成本较低、通信质量稳定、应用领域广泛等特点所以设计选用了RS232串口协议通信方式。
RS232串行接口主要用于完成中层微控制器与下层部分模块之间的通信,选用的中层的微控制器与下层的驱动器上均有可以用于进行RS232通信的DB9串行接口。组网时应在发送线与地线之间连接一个10kΩ的电阻,为保障工作电路和驱动器的安全。通过对三个驱动器的组网方法就可以实现机器人各个电机之间的联动控制,实现灵活操作控制。
4结论
本文完成了基于Labview的软件控制的5.8GHz的外部网桥通信、以太网络通讯与RS232串口通信结合的隧道巡检机器人巡检系统的通信系统设计。此通信系统可以保证网络传输的快速可靠,有效降低隧道内的强磁干扰。
参考文献
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机器人技术论文篇3
智能机器人的未来发展趋势。
摘要:通过老师对机器人技术基础的说明和各组同学课外知识的介绍,以及自己在网上查机器人的知识和论文,掌握了机器人的基本知识和应用。我对智能机器人技术的发展现状和世界各国智能机器人的发展水平和应用有了新的认识。在掌握了机器人的基本知识以后,我对机器人将来的发展趋势有自身的看法。
关键词:机器人、发展现状、应用、趋势。
1、引言。
机器人的定义是可编程和多功能的操作机,用于搬运材料、零件和工具,或者为了执行不同的任务而具有可变化和可编程动作的专业系统。
智能机器人是在感觉上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考场,可以全面考察人工智能各领域的技术,研究彼此的关系。也可以在有害环境中代替人从事危险工作、天下海、战场作业等方面大显身手。
智能机器人应具备感知环境的能力、执行某项任务影响环境的能力和感知与行动联系的能力三个方面。智能机器人和工业机器人的根本区别在于智能机器人具有感知功能和识别、判断和规划功能。
随着智能机器人应用领域的不断扩大,人们期待智能机器人在更多领域为人类服务,代替人类完成更复杂的工作。但是,智能机器人的环境往往不为人知,难以预测。智能机器人应完成的工作任务也越来越复杂,人工分析智能机器人的行为,设计也越来越困难。目前,国内外对智能机器人的研究也越来越深入。
通过学习机器人技术基础和课后讨论,观看各组的说明和相关机器人视频,分析了国内外智能机器人的发展,讨论了智能机器人发展中存在的问题,最后提出了智能机器人发展的想法。
2、国内外该领域发展现状综述。
2.1智能机器人的发展现状。
智能机器人是第三代机器人,该机器人具有多种传感器,可融合多种传感器获得的信息,有效适应变化环境,具有较强的自适应能力、学习能力和自治功能。
目前开发中的智能机器人智能水平并不高,只能说是智能机器人的初级阶段。在智能机器人研究中,目前的核心问题有两个。另一方面,提高智能机器人的自主性是智能机器人与人的关系,也就是说,希望智能机器人与人更加独立,具有更加友好的人机界面。从长远来看,只要操作人员给出要完成的任务,机器就能自动形成完成任务的步骤,自动完成。另一方面,提高智能机器人的适应性,提高智能机器人适应环境变化的能力,是智能机器人与环境的关系,希望加强交互关系。
智能机器人涉及到很多关键技术,这些技术关系到智能机器人的智能高低。这些重要技术主要包括多传感信息耦合技术,多传感信息融合是指综合多传感器的感知数据,产生更可靠、更准确、更全面的信息,融合的多传感器系统更完善、更准确地反映检测对象的特性,消除信息的不确定性,提高信息的可靠性
在各国智能机器人的发展中,美国智能机器人技术在国际上一直处于领先地位,其技术全面、先进、适应性强、性能可靠、功能全面、精度高,其视觉、触觉等人工智能技术已广泛应用于宇宙、汽车工业。日本由于一系列扶植政策,各种机器人包括智能机器人发展迅速。欧洲各国在智能机器人的研究和应用方面处于世界公认的领先地位。我国起步较晚,进入大发展时期,以机器人为媒体推进制造业整体变化,推进高科技产业整体成长。
2.2智能机器人的广泛应用。
现代智能机器人基本上可以根据人的命令完成各种复杂的工作,如深海探测、作战、侦察、信息收集、危险、服务等工作,模拟人类不能或不想完成的工作,不仅可以自主完成工作,还可以与人合作完成工作
智能机器人根据工作场所的不同,可分为管道、水下、空中、地面机器人等。管道机器人可用于检测管道使用中的破裂、腐蚀和焊接质量,在恶劣环境下承担管道的清洁、涂装、焊接、内部研磨等维护,修复地下管道的水下机器人可用于海洋科学研究、海上石油开发、海底矿藏勘探、海底捞救生等空中机器人可用于通信、气象、灾害监测、农业、地质、交通、广播电视等服务机器人半自主或全自主工作,为人类提供服务,其中医疗机器人具有良好的应用前景
在国防领域,军用智能机器人得到前所未有的重视和发展,近年来,美英等国开发了第二代军用智能机器人,其特点是采用自主控制方式,完成侦察、作战和物流支援等任务,在战场上具有观察、嗅觉等能力,自动跟踪地形和选择道路,具有自动搜索、识别和消灭敌人目标的功能。例如,美国的Navplab自主导航车、SSV自主地面坦克等。在未来的军事智能机器人中,智能战斗机器人、智能侦察机器人、智能警戒机器人、智能士兵机器人、智能运输机器人等也成为防卫装备的新亮点。
在服务工作方面,世界各国尤其是西方发达国家都在致力于研发和广泛应用服务智能机器人,以扫地机器人为例,随着科技的进步和社会的发展,人们希望能够更加从繁琐的日常事务中脱颖而出,这就使扫地机器人进入家庭成为可能。日本公司开发的地板清扫机器人,可以沿着墙壁从任何位置自动启动,利用旋转的刷子将废弃物清扫到自己的容器中的车站地板清洗机器人工作时,将清洗液洒在地板上,用旋转刷不断清洗地板,将污水吸入带来的容器中的工厂的自动清扫机器人可以用于各种工厂的清扫工作。美国的清扫机器人Roomba具有很高的自主能力,可以在房间各家具的间隙游走,灵巧地完成清扫。瑞典的机器人三叶虫表面光滑圆形,内置搜索雷达,可以迅速检测和避免桌腿、玻璃器皿、宠物和其他障碍物。微处理器识别这些障碍物时,可以重新选择路线,重新判断和计算整个房间,保证房间的各个角落被清扫。
现代智能机器人不仅在上述方面有着广泛的应用,而且会渗透到生活的方方面面面,像煤炭工业在矿业方面,考虑到社会对煤炭需求量日益增长的趋势和煤炭开采的恶劣环境,将智能机器人应用到矿业是必不可少的。在建筑方面,有高层建筑抹灰机器人、预制品安装机器人、室内装饰机器人、擦拭玻璃机器人、地板研磨机器人等。在核工业方面,主要研究机构灵活、动作准确可靠、反应快、重量轻的机器人等。智能机器人的应用领域日益扩大,人们希望智能机器人能够在更多领域为人类服务,代替人类完成更复杂的工作。
3.讨论和展望和个人经验。
3.1智能机器人发展趋势展望。
智能机器人发展前景广阔,目前机器人研究处于第三代智能机器人阶段,国内外研究取得了很多成果,但智能水平仍不令人满意。未来的智能机器人应该在以下方面着力发展:面向任务,由于目前的人工智能不能提供实现智能机器的完整理论和方法,现有的人工智能技术多依赖于领域知识,因此我们限制了机器完成的任务和发展面向任务的特殊机器人,现有的人工智能技术可以发挥作用,开发这种智能机器人是可能的传感技术和集成技术技术,在现有传感器和集成技术的基础上发展更好、更先进的处理方法和实现手段,或者寻找新的传感器技术复杂的同时,可以提高人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智能机器人工智
3.2发展趋势。
现有的智能机器人智能化水平还不够高,所以在今后的发展中,努力提高各发面技术及其综合应用,大力提高智能机器人的智能化程度,提高智能机器人的自主性和适应性,是智能机器人发展的关键。同时,智能机器人涉及多门学科的协同工作,不仅包括技术基础,还包括心理学、伦理学等社会科学,让智能机器人完成对人类有益的工作,让人类从繁重、重复、危险的工作中解放出来,就像科幻作家阿西莫夫的机器人学三大法则一样,智能机器人真正为人类的利益服务,不能成为反人类的工具。相信在不不久的将来,各行各业都充满了各种各样的智能机器人,科幻小说的场景在科学家们的努力下成为现实,很好地提高了人类的生活质量和对未知事物的探索能力。
3.3个人的经验。
在没有学习《机器人技术基础》这门课程之前,我对机器人知之甚少。通过老师的说明和各组同学的课程说明,我对机器人有了更广泛的认识。
我一直想自己做一台遥控六通道遥控飞机,因为没有太多的知识和专业的时间,一直觉得太难了,所以一直没有方向。学习机器人技术基础这门课程是我制作的开始,遥控直升机与智能机器人相比差距太大,这就是科学技术的发展结果吧。
看过TED的一堂四轴直升机的录像,让我开阔视野,让我对制作自己的机器人有更多的想法。
通过《机器人技术基础》、《传感器与检测技术》、《机械设计基础》课程学习后,丰富的知识和技能,我可以在自己制作的机器人相应的传感器模块,使自己制作的机器人具有更多的功能,智能化。
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机器人技术论文篇4
【摘 要】随着科学技术的飞速发展,电气工程得到不断的更新和进步,其自动化技术不断加强而机器人设计也在不断的冲击人们的生活,在机器人设计理念中加入电气工程的自动化技术,利用其自动化技术让机器人具有人性化特征,从而能够具有更多人类的自动行为,从更多方面为人类提供更好的服务。
【关键词】电气工程;自动化;机器人设计
一、前言
机器人的不断研究创造是时代经济发展的必然,是为了满足人们更多需要而必然要进行的一项科学研究。目前,国外很多国家在机器人设计领域已有很多成功例子,其机器人具备的技术是当前我国技术无法比拟的。但是,时下我国很多高校开展机器人设计研究以及社会上的机器人比赛活动等,让越来越多的人对机器人设计有更多的认识,给机器人设计的不断创新创造了一个良好的环境。电气工程及其自动化技术能够给机器人设计提供一个良好的技术支持。本文主要分析机器人设计中的自动化技术应用情况,旨在让我国的机器人设计快速跟上国际先进技术,创造出具有世界领先水平的机器人。
二、机器人简介
机器人最早出现在中国的西周穆王时期,最初形式是一个有开关能够自动“跳舞”的木质人,后来在卡雷尔·恰佩克的科幻小说中创造了机器人这个名词,从此一些能够自动制定既定工作的机械设备统称为机器人[1]。现代的机器人能够在人类的指挥下做一些简单工作,如对话、投篮、快跑、协助人类进行危险行为等。目前技术比较先进的国家如英国、日本、美国等在机器人的研究上取得非常大的进步,很多领域如医学、建筑学及军事建设等方面均使用机器人当做人类力量的延伸。通过指挥或者在机器人内部设计自动装备,让机器人拥有人类思维,自动进行工作。当前机器人发展甚至趋向高度的人性化,机器人不再只是由机械设备组成,有些机器人甚至有人类的模样和思维方式,但是机器人真正能够拥有人类相同的思维还需要很长一段时间。
三、电气工程及其自动化概念
电器工程及其自动化是一门学科,这门学科包括多个技术领域,涉及面非常广,从计算机、电机电子以及互联网技术、信息控制技术,甚至还包括多种电力和机电技术结合成为一个整体的技术,这些不同领域的技术一同构成电气工程及其自动化学科。由于是一个工程型又带有自动化功能形式的学科,其具有的特点就包含工程中的强力学以及网络信息中的软件学特点,形成一种强弱结合的形式。这个学科的课程包括电气知识和网络信息技术知识,具体有:网络信息技术、仪器检测和控制技术、电子和电路技术、计算机软硬件技术等强力学和软件学技术相互结合的'课程形式。这个综合性学科主要教给学生的是各种工程和电气以及计算机方面的知识,毕业学员一般均掌握包括计算机软硬件技术、网络信息技术以及仪器实验分析技术等多方面的技术,在社会工作中能够适应多个领域的工作要求。
电气工程及其自动化学科的最主要课程为电气和计算机工程,因此在进行实验和具体实践时,这个两门课程是最主要的测验对象。通过设置不同等级的专业实验教学训练平台,让学生在掌握基础的技术能力的同时根据自身的条件去挑战更高的技术实验。使学生除了掌握基础的电机技术、电力电学技术以及计算机硬件技术之外还能够掌握如线路综合设计技术、高级计算机软件管理技术以及CPLD技术等综合性相对比较强的技术,在实际工作中能够解决更多难题和满足更多需求。
电气工程及其自动化在社会中的使用领域主要有:水力电力领域、信息处理领域、电力线路设计领域、各种变压器设计领域以及与人们日常生活密切相关的各种监控设备(如交通摄像监控、小区摄像监控)、机器自动化设备(例如电梯、安全门)、网络通信设备(如电子邮件、网络条件软件)以及智能控制设备(如楼道声控开关灯)等方面,这些军事电气工程及其自动化学科在实际的运用,具有广泛性和多面性[2]。
四、电气工程及其自动化在机器人设计中的运用分析
由于机器人是由多种机械部件拼接后再安装编排程序最后实现机器装备自动运行的,因此通过分析其主要构造能够了解电气工程及其自动化技术在其中的运用情况。首先,机器人是由电机和连接杆组成的,在装置电机时根据需要装置步行或跳跃等电机使其拥有步行和跳跃等能力,同时利用生活常见的铝板铝条进行构建的链接,将一个还不能行动的机器人做出来后再通过加入编排程序让其自动工作或人工指挥其工作。这其中就包含电气工程及其自动化学科中的电机电力技术、计算机指挥和控制技术以及电力线路链接设计等多种技术。
其次,机械人构件组装完毕后,还需要检测装置保证其运行功能质量。检测装置是在机械人雏形形成并开始指挥其工作后对其实际的信息进行记录,再将实际信息和机器人内部既定的信息相对比,若出现很大偏差则需要重新进行信息的设定,若偏差很小则表示机器人研究成功,可以投入使用。分析是现代先进的机器人技术发现,很多机器人能够代替人类将损坏或质量不好的对象进行,同时立即将信息进行反馈,大幅度提高机器人工作的精确度并减少人类的工作量。
再者,机器人在组装完成后需要通过驱动装置对内部构件进行驱动,驱动后机器人才能给自行工作。利用计算机系统中的驱动设备在机器人中按照指定信号装置,当信号一放出,机器人即能够自动工作。其主要依靠电气工程机器自动化学科中的计算机软件系统、信号监控系统来实现机械装置的自动位移。
最后,机器人虽然能够根据已编排的程序自动动作,但是大多时候仍是人类进行控制,因此监控系统就显得尤为重要。目前的监控系统主要为集中式的控制系统,也就是指需要一个中心监控装置就可以实现对机器人的全部控制,该中心装置一般是一台微机[3]。该步骤需要运用到电气工程机器自动化学科中的单片机技术,单片机本身即为一台微机,因此将其安插在机器人结构中,只需要插入电源就可以运行,从而自如的控制机器人工作。
从以上分析内容可知,在机器人设计中加入电气工程及其自动化专业技术能够使机器人设计更加顺利,其拥有的功能会相对比较多且符合现代的技术水平。但,同样的,机器人设计是一个比较复杂的研究工程,其中涉及到的技术类型多样,仅仅依靠电气工程机器自动化专业技术根本无法满足人类对高度人性化机器人的要求。因此,只有不断的研究多种技术,才能使机器人真正成为人类工作和生活的好助手。
参考文献
[1]wilson.机器人设计经验之谈[J].电子制作,2011,32(09):102-103.
[2]张静,刘永均,李柏林.机器人系统多学科协同优化设计[J].机械设计与研究,2008,41(05):98-99.
[3]邓锋.采用标准关节机器人系统对飞机货舱门结构的自动钻铆[J].航空制造技术,2010,36(19):210-211.
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