爬墙机器人设计毕业论文.doc

山东凯文科技职业学院毕业论文 PAGE 19 1.绪 论 1.1课题背景和研究意义 机器人的万能性和可编程序性，决定了它将取代一些自动化机器 ，特别是在生产中它与我们人类紧密相连。由于它的万能性，可以提高生产率，改进生产质量，并从多方面降低成本。对于一个产品经常变化的市场来说，对机器人重新调整和编程所需要费用，远远低于重新调整固定化的自动化机器。另外由于机器人承担了很多危险或令人厌烦的工作，许多的职业病、工伤及因此需要支付的高昂代价都可以避免了。因为机器人中可以总是可以以相同的方式完成其工作，所以产品质量十分稳定，这也会给制造者带来确定的效益;产品总价值中每一项费用的节省，都将提高产品在各种市场上的竞争能力。机器人的另一大优点是可用于小批量生产，而固定化的自动装置一般只对大批量的、标准化的生产才是有利的。所以综合上述，研究机器人势在必行。 在西方国家，由于劳动力成本的提高为企业带来了不小的压力，而机器人价格指数的降低又恰巧为其进一步推广应用带来了契机。减少员工与增加机器人的设备投资，在两者费用达到某一平衡点的时候，采用机器人的利显然要比采用人工所带来的利大，它一方面可大大提高生产设备的自动化水平，从而提高劳动生产率，同时又可提升企业的产品质量，提高企业的整体竞争力。虽然机器人一次性投资比较大，但它的日常维护和消耗相对于它的产出远比完成同样任务所消耗的人工费用小。因此，从长远看，产品的生产成本还会大大降低。而机器人价格的降低使一些中小企业投资购买机器人变得轻而易举。因此，工业机器人的应用在各行各业得到飞速发展。根据UNECE的统计，2001年全世界有75万台工业机器人用于工业制造领域，其中38.9万在日本、19.8万在欧盟、9万在北美，7.3万在其余国家。至2004年底全世界在役的工业机器人至少有约100万。 随着机器人技术的出现和发展以及人们自我保护意识的增强，人们迫切希望能用机器人代替人进行这些高空极危险的作业，从而把人从恶劣的环境和繁重的劳动中解脱出来。清洗爬壁机器人的使用将大大降低高层建筑的清洗成本，改善工人的劳动环境，提高劳动生产率，势必会带来清洗业的一次革命，具有一定的社会效益、经济意义和广阔的应用前景。为此，国内外多家研究机构竞相开展此项研究工作。 本课题是为了让机器人根好地为人类服务而研制的。它将代替人类从事危险性高，重复性高的体力劳动。它的研制成功必将对人们的生活提供更大的安全和方便。 1.2 机器人的发展现状与趋势 当前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展。主要研究内容集中在以下几个方面： 一 工业机器人操作机结构的优化设计技术：探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载自重比，同时机构向着模块化、可重构方向发展。 图1-1 苏州大学研制的爬墙机器人 二 机器人控制技术：重点研究开放式，模块化控制系统，人机界面更加友好，语言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化，以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点。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研究重点。 图1-2机器人乐队 三 多传感系统：为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。另一问题就是传感系统的实用化。四机器人的结构灵巧，控制系统愈来愈小，二者正朝着一体化方向发展。 图1-3仿人机器人 四 机器人遥控及监控技术，机器人半自主和自主技术，多机器人和操作者之间的协调控制，通过网络建立大范围内的机器人遥控系统，在有时延的情况下，建立预先显示进行遥控等。多智能体（multi-agent）调控制技术：这是目前机器人研究的一个崭新领域。主要对多智能体的群体体系结构、相互间的通信与磋商机理，感知与学习方法，建模和规划、群体行为控制等方面进行研究。智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器，是机构学、自动控制、计算机、人工智能、光电技术、传感技术、通讯技术、仿真技术等多种学科和技术的综合成果。 图1-4清洗巨人 智能机器人做为新一代生产和服务工具，在制造领域和非制造领域占有更广泛、更重要的位置，这对人类开辟新的产业，提高生产与生活水平具有十分现实的意义。 图1-5擦窗机器人 图1-6墙面清洗机器人 随着机器人技术的出现和发展以及人们自我保护意识的增强，人们迫切希望能用机器人代替人进行这些高空极危险的作业，从而把人从恶劣的环境和繁重的劳动中解脱出来。清洗爬壁机器人的使用将大大降低高层建筑的清洗成本，改善工人的劳动环境，提高劳动生产率，势必会带来清洗业的一次革命，具有一定的社会效益、经济意义和广阔的应用前景。为此，国内外多家研究机构竞相开展此项研究工