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工业机器人状态监测与故障诊断系统的研究的开题

报告

摘要：

工业机器人是现代制造业中不可或缺的自动化设备，但长期使用容

易出现故障，导致生产过程中的停滞与浪费，因此建立一种可靠有效的

机器人状态监测与故障诊断系统具有重要的现实意义。本文将以一种基

于机器视觉和神经网络的方法为基础，设计与实现一款面向工业机器人

的状态监测与故障诊断系统，通过模拟实验和现场应用验证系统的可行

性和有效性。该系统的研究将促进工业机器人领域的技术创新与应用推

广。

关键词：工业机器人；状态监测；故障诊断；机器视觉；神经网络

一、研究背景

随着工业自动化程度的不断提高，工业机器人的应用越来越广泛。

工业机器人不仅能够提高生产效率和质量，还能够规避一些危险和重复

性高的工作，减轻劳动强度，因此被视为制造业的未来发展方向。然而，

长期的使用和维护过程中，机器人容易出现各种故障，例如电机故障、

传动机构故障、传感器故障等，这些故障会严重影响机器人的使用效果

和寿命，导致生产过程中的停滞与浪费。

在工业机器人常规维护过程中，通常采用人工巡检的方式，通过观

察机器人运动、声音、温度等多方面的指标来判断机器人的工作状态，

这种方式存在效率低、准确性差、人力成本高等问题。因此，建立一种

可靠有效的机器人状态监测与故障诊断系统具有重要现实意义。

二、研究内容

本研究将基于机器视觉和神经网络技术，设计与实现一款面向工业

机器人的状态监测与故障诊断系统，具体研究内容包括以下几个方面：

1.机器视觉模块设计。通过摄像头采集机器人运动过程中的图像数

据，并进行图像预处理、特征提取等关键步骤，从而实现对机器人状态

的监测。

2.神经网络模型建立。通过对机器视觉数据进行训练，建立判定机

器人状态的神经网络模型，实现对机器人状态的自动诊断和故障检测。

3.系统实现与测试。将机器视觉模块和神经网络模型进行集成设计，

开发一款完整的状态监测与故障诊断系统，并进行模拟实验和现场应用

测试，验证其可行性和有效性。

三、研究计划

1.第一年（2020年）：

（1）研究工业机器人状态监测与故障诊断系统相关技术，并阅读相

关文献资料；

（2）研究机器视觉和神经网络技术，学习OpenCV、TensorFlow等

工具；

（3）设计并实现基于机器视觉的机器人状态监测模块；

（4）开展相关模拟实验和数据处理工作。

2.第二年（2021年）：

（1）设计并实现基于神经网络的机器人状态诊断模块；

（2）开展基于神经网络的机器人故障检测和预测相关研究；

（3）开展系统集成设计和测试工作。

3.第三年（2022年）：

（1）进行现场应用测试，验证系统的可行性和有效性；

（2）撰写并提交论文，撰写相关技术报告；

（3）对研究成果进行总结和评价。

四、结论

本文主要阐述了工业机器人状态监测与故障诊断系统的研究背景、

内容和计划，该系统的研究将促进工业机器人领域的技术创新与应用推

广，具有重要的现实意义和研究价值。