基于慧鱼组件的通讯排障机器人设计—控制部分设计.pdfVIP

本科毕业设计说明书（论文）

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1引言

机器人是21世纪技术前沿课题，随着科学技术的发展，机器人在社会各领域的

作用越来越大。对机器人的研究已成为热门课题。寻迹机器人是一种被广泛研究的机

器人，而且国内外都有许多重要的比赛。它是在给定的区域内延着轨迹完成对各个目

标点的访同。其主要指标是速度和顺利完成任务的能力。寻迹机器人涉及到传感器技

术，单片机控制、信号处理、电机驱动、人工智能、驱动电源的设计等诸多领域。本

文描述的通讯排障机器人利用红外传感器感知外界信号、光电编码器和编程控制来寻

线行走。

从机器人技术的发展水平来看，机器人主要经历了简单的可编程机器人，低级智

能机器人和高级智能机器人三代。

机器人有几个方面是我们有必要去发展的理由:一个是机器人干人不愿意干的

事，比如说从事，有毒的、有害的、高温的或危险的，把人从这样的危险的环境中解

放出来，同时机器人可以干不好干的活，比方说在汽车生产线上我们看到工人天天拿

着一百多公斤的焊钳，一天焊几千个点，就重复性的劳动，一方面他很累，但是产品

的质量仍然很低；另一方面机器人干人干不了的活，这也是非常重要的机器人发展的

一个理由，比方说人们对太空的认识，人上不去的时候，叫机器人上天，上月球，以

及到海洋，进入到人体的小机器人，以及在微观环境下，对原子分子进行搬迁的机器

人，都是人们不可达的工作。

机器人有三个发展阶段，一种是第一代机器人，那么也叫示教再现型机器人，它

是通过一个计算机，来控制一个多自由度的一个机械，通过示教存储程序和信息，工

作时把信息读取出来，然后发出指令，这样的话机器人可以重复的根据人当时示教的

结果，再现出这种动作，比方说汽车的点焊机器人，它只要把这个点焊的过程示教完

以后，它总是重复这样一种工作，它对于外界的环境没有感知，这个力操作力的大小，

这个工件存在不存在，焊的好与坏，它并不知道，那么实际上这种从第一代机器人，

也就存在它这种缺陷，因此，在20世纪70年代后期，人们开始研究第二代机器人，

叫带感觉的机器人，这种带感觉的机器人是类似人在某种功能的感觉，比如说力觉、

触觉、滑觉、视觉、听觉和人进行相类比，有了各种各样的感觉，比方说在机器人抓

一个物体的时候，它实际上力的大小能感觉出来，它能够通过视觉，能够去感受和识

别它的形状、大小、颜色。

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那么第三代机器人，也是我们机器人学中一个理想的所追求的最高级的阶段，叫

智能机器人，那么只要告诉它做什么，不用告诉它怎么去做，它就能完成运动，感知

思维和人机通讯的这种功能和机能，那么这个目前的发展还是相对的只是在局部有这

种智能的概念和含义，但真正完整意义的这种智能机器人实际上并没有存在，而只是

随着我们不断的科学技术的发展，智能的概念越来越丰富，它内涵越来越宽。

救灾机器人可以利用自身的优点，能迅速找到遇险者的位置，降低事故危害性，

提高救灾效率具有重大意义，但光有这些还不够，灾难往往发生在黑夜里，没有灯光，

四处漆黑一片，伸手不见五指，只听见到处都是遇难者发出的哭叫声，营救人员无法

正确做出判断，无法到达指定的地点营救被困人员；再者，发生的地点许多通讯设施

受到破坏甚至倒塌，以至于没有通讯信号，使得受灾情况无法及时反馈，给指挥带来

很大困难。因此，将具有通讯排障于一身的机器人用于灾难环境下辅助“搜索和营救”

（SAR）幸存者，是机器人学中的一个新兴而富有挑战性的领域。

在国内，机器人的研究刚刚起步，但进展很快。中科院沈阳自动化所在2002年

研制了一种蛇形机器人，由16个单自由度关节模块和蛇头、蛇尾组成，在监控系统

的无线控制下可实现蜿蜒前进、后退、侧移、翻滚等多种动作，并能通过安装在蛇头

上的微型摄像头将现场图像传回监控系统。国防科技大学在2001年也研制了一种蛇

形机器人。中国矿业大学在“211工程”的支持下，已开始研制煤矿救灾机器人。

在国外，机器人发展迅速，技术日益成熟，并进入实用化阶段，日本、美国、英

国等已开始装备使用。在灾难现场中，机器人应能迅速找到幸存者的位置。日本大阪

大学研制出蛇形机器人，能在高低不平的模拟废墟上前进，其顶