下面小编整理了一些《机器人技术论文范文(精选3篇)》，供需要的小伙伴们查阅，希望能够帮助到大家。[摘要]现今，工业机器人制造技术日新月异，其机器视觉技术的应用水平也在不断加深。机器视觉设计制造发展迎来各式各样的挑战，当视觉技术水平在迅速的发展着，若想在现今社会如此激烈的竞争下获得一席之地，必须通过不停的提升自己的技术水平，应用在各个生产领域中，为机器设计带来更高的质量等来进行竞争力提升。因此本文对机器视觉技术在工业机器人的应用进行深刻的探讨。
第一篇：机器人技术论文范文
超远程煤气检测机器人技术研究
摘 要 该机器人属于科技发明制作作品，可移动机器人由煤气传感器，超声波探测头，接收红外装置，舵机，51单片机，自制工业手机模块等组成。主体思想是利用煤气传感器检测煤气，51单片机对信息进行综合处理，GSM模块将信息融入到移动网络，给手机用户发送手机或者打电话，从而实现预警信号的超远程传送，与用户第一时间沟通，消除煤气事故隐患。可操作性强，经济性好，现实意义重大，市场前景十分广阔。
关键词 移动机器人；超远程传送；51单片机；工业手机
现如今煤气已经成为人们日常生活中不可或缺的重要能源，但随着人们对煤气的依赖程度的不断地提高，其后产生的安全问题自然而然的成为人们对煤气生产应用研究的重中之重。煤气泄漏导致重大事故屡见不鲜。目前，煤气检测预警技术已经发展到一定的程度，产品种类繁多，但大多是能预警而不能报警，能报警而不能及时通知相关人员获知准确的险情信息。这就导致了相关人员错过第一时间遏制事故发生的时机。
针对这一现象并结合我们小组人员自身的知识水平，我们小组通过集体讨论，极大程度的发挥各自组员的优势并最终确定研发一种能超远程预警报警系统——超远程煤气检测机器人。该系统采用可移动，超远程，快速反应为主旨的设计思想，综合运用51单片机，自制的工业手机，煤气传感器，超声波探测头，舵机等，再与相关的机械知识相结合。该机器人克服了目前相关产品的局限性，增加了运动的功能大大拓宽；了对煤气的检测范围并且在预报险情的同时还能准确将煤气设备的险情通知手机用户。在险情发生时让用户第一时间知道煤气泄漏的相关情况，并能及时采取相应措施，将损失降到最低。真正做到：出门万里行，尽知家中事。
1 总体思路
本课题主要研究方向是将煤气传感器检测到信息通过51单片机等技术融入到GSM移动网络中并最终以短信的形式或者呼叫的形式通知手机用户。
我们对机器人采用了满足“四能”基本要求的设计方案，即能移动，能检测，能报警，能实现信息的超远距传送。根据最初设计的“能移动”要求，我们将机器人外壳制作成一个用齿轮传动的四轮驱动装置，它是以固定蓄电池为动力来源。在机器人前面还安装有超声波探测头这使得机器人能够自动检测到前方的障碍物，大大加强了机器人的灵活性；“能检测”则是利用了机器人身上安装的煤气传感器，该装置能够实现对煤气的快速检测；“能报警”就是利用自制的工业手机和扩音器来实现的，当传感器检测到有煤气信号时通过51单片会的处理到工业手机上，工业手机就会发出声响，然后通过扩音器将声音扩大实现报警；“能超远距离传送”是将处理后的信号通过工业手机的GSM模块融入到移动网络中来实现的。
2 机器人结构说明
1）如图1机器人分为小车探测模块和煤气火灾报警模块即工业手机模块。
小车探测模块由51单片机，红外接收装置，煤气传感器，声光报警器，超声波探测头，舵机，电源，小车等组成。煤气火灾报警模块由自制工业手机，51单片机，12864液晶显示屏等组成。当有煤气泄漏时煤气传感器检测煤气，此时传感器将检测到的信号传给小车探测模块的51单片机A，51单片机A一边将信号传给声光报警器一边将信号传给煤气报警模块的51单片机B，然后经过处理后的信号立即传工业手机，工业手机中的GSM模块将信号传入移动网络中，以短信或者呼叫的形式传到用户手机上从而实现煤气信号的超远距传送。
小车使机器人具备可移动功能，大大加大了对煤气的探测范围。小车采用四轮驱动模式，动力强劲，其中的红外接收装置和超声波探测装置使得机器人能够探测到前方一定范围的障碍物，机器人更加灵活，所以也就能够在各种更加复杂的环境下工作。
2）如图2自制工业手机的操作面板，主要功能是将51单片机检测到的信号通过GSM融入到移动网络中。液晶显示屏显示相关信息，工业手机还具备手动拨号的能力。
3 操作原理说明
将机器人与煤气设备放置在同一空间，接通电源2使机器人处于工作状态。当放有煤气设备的地方处于无人看管的时候，处于工作状态下的机器人就会在煤气设备区域移动。在机器人检測到有煤气泄露的情况下，工业手机会立即自动给用户发送短信或者拨打电话直到用户接通电话。用户收到信息后只要给工业手机发送指定指令就可以控制工业手机的开启与关闭。例如发送“off”就是关闭工业手机，发送“on”就是开启工业手机，“mqjc”就是开启煤气检测的功能等。在此过程中煤气火灾报警模块/工业手机中的51单片机还会把信息传送给模块中的声光报警器实施报警，这样也可以及时通知给靠近煤气泄漏事故现场最近的人，确保万无一失。
图2是工业手机键盘功能指南。接通电源开关1并按下复位/删除重播键使工业手机处于工作状态，此时开机指示灯亮。当有检测信号从小车模块中的51单片机传来时，工业手机中的51单片机就会对信息进行处理，经过处理的信息通过自制工业手机中的GSM模块与移动网络相连接，通过移动网络把信息传送给用户手机上。此外，工业手机还能够人工拨打电话号码，实现与外界通讯。
4 机器人的创新点和应用价值
4.1 创新点
1）将传统的固定式检测装置变成移动式，大大扩展了检测空间，使机器人能够在多种不同环境下工作。
2）自制工业手机的运用，能够通过GSM模块将信号融入到移动网络中，实现信号的超远距离传送并且能给手机用户打电话或者是发送短信。
4.2 实际应用价值
1）该机器人功能强大，新颖小巧，能耗量低，性价比非常高，能用于普通老百姓的厨房中作为煤气泄漏的报警器。
2）该机器人具有强大的超远距离传送信号的能力，能用于检测煤矿井深层的煤气泄漏。
3）该机器人具有自动避障功能，能用于检测输送天然气管道泄漏。
5 结束语
本课题已经趋于成熟，当然在机器人的整个研发过程当中碰到的不少难点及困惑在所难免。主要体现在如下几点。
1）如何提高煤气传感器的灵敏度使其能够快速及时对煤气进行检测。
2）51单片机中控制程序和工业手机中远程传播程序的书写，其间必须具备相当扎实的C语言功底。
3）当机器人完全投入到工作状态时，单片机信号会和超声波的信号相互之间会发生干扰，此时信号相当不稳定，会使机器人的自动避障功能和检测功能大大降低，有时还会出现死机的情况。解决问题之后的成就感是激发我们小组人员对课题不断深入探索的不懈动力，经过我们小组成员的不断努力当然还有相关老师的大力帮助让我们把碰到的问题逐一解决。
到目前为止机器人已经取得了实质性的进展，机器人实物已经完成并且相关程序也调试完成。当初设计的相关功能已经达到预期效果，通过对机器人的现场实验演示，所有功能都得到验证。
参考文献
[1]张云伟.煤气管道检测机器人系统及其运动控制技术研究[D].上海交通大学，2007.
作者：汪峡蛟等
第二篇：机器视觉技术在工业机器人的应用研究
[摘 要 ]现今，工业机器人制造技术日新月异，其机器视觉技术的应用水平也在不断加深。机器视觉设计制造发展迎来各式各样的挑战，当视觉技术水平在迅速的发展着，若想在现今社会如此激烈的竞争下获得一席之地，必须通过不停的提升自己的技术水平，应用在各个生产领域中，为机器设计带来更高的质量等来进行竞争力提升。因此本文对机器视觉技术在工业机器人的应用进行深刻的探讨。
[关键词]视觉技术;机器设计;应用;设计制造
我國的工业行业随着工业机器人的应用而迎来前所未有的生机，各项机器视觉技术在不断精进，先进的技术应用程度不断加强。但仍然有些技术理论有待探讨，工业企业必须重点关注现有机器视觉技术应用的各项问题，技术应用水平间接影响着机器人在工业领域的应用成果。唯有提高应用技术的水平、完善技术的使用，才能为工业企业带来更好的完工质量和效率。
1 机器人视觉技术的原理
运用智能机器设备和智能技术能够进行物品、环境、位置识别的技术就是机器人视觉技术。机器人能够运用强大的计算模拟功能，让机器能够像人一样多周边事物进行视觉反应。对于接收到的外界要素精细分析，将数据进行整合运算，最终结果反馈给机器人中的计算机。
这是通过视觉传感器获得的，可以应用此技术在日常生产时对周边进行检测、控制、观测。对于传统的视觉技术，往往是通过对识别物体的明暗度进行分析，而不可通过距离的远近进行分析。在现下的智能视觉识别技术中，已经发展出较为先进的三维机器人视觉识别技术，能够通过视觉传感器进行图像抓取上传入计算机进行分析。计算机通过对图像进行数据分析处理，反馈给机器执行机构，最终完成视觉系统的运行。
2 机器视觉系统组成
2.1 光源
视觉技术的光源选择需要被识别物品突出其明晰的特质并让其具有较高的稳定性。同时光源的选择中能够不被识别物品的位置环境所影响，成相质量要高。当前的视觉系统中往往需要选择的是红色的LED光源，因其成像效果较好，价格较低，技术也相对成熟。
2.2 镜头
对于视觉系统的镜头参数要有合适的焦距、景深、DOF、视场等，能够将镜头前识别的物品呈现出原有面貌。景深参数能让视觉识别镜头能够保持高分辨率。而视场摄像头能够扩大视觉识别范围目标，因此在视觉机器技术设备的选择中，需要关注镜头的各项参数，才能带来更好的识别效果。
2.3 摄像机
机器视觉技术使用的摄像机在以往多为传统的胶片，对于视觉识别的成果质量没有较大的保障，视觉识别能力较低。在现在的发展下，科学技术的使用也让视觉摄像机有了较高的发展。现有的摄像机多包含了固态传感器，CCD图像传感器以其具有较小的体积、质量等优点，广泛用于视觉识别摄像机中。
2.4 图像采集卡
图像采集卡在机器识别技术中是作为一个图像信息采集、处理、分析的组成。能够在计算软件的帮助下，将采集到的识别物品图像进行处理分析并加以储存。
2.5 图像处理软件
图像处理软件能将采集到的图像进行画质增强，将迷糊的画质进行处理，并分隔分析，获取识别物品图像的特质，提取特征。从而带来更好的图像处理效果。
2.6 计算机
计算机在识别系统运行时，需要使用计算机进行最终处理，将前期的图像数据整合，使用识别、图像软件等进行处理。通过在机器人中安装小型、微型的计算机处理器，能够实现较优质的视觉识别结果。
3 工业机器人的视觉技术定位应用
当机器人在进行对物体的识别定位时，往往需要用到较复杂的技术和模式。在机器视觉技术运用中，对于机器人的定位模式有以下两类。
(1)固定相机模式。
固定相机模式就是将识别相机、摄像头等设置在设备上，不会与机器人共同移动，而是从左到右进行图像的抓取，对生产运行的工况进行图像分析，并纠正错误的生产进行。将偏离的机器进行图像抓取分析，最终将其定位整改。在图像的抓取过程中，需要相机先大概进行拍摄定位，将数据传送给视觉机器人，机器人能够对图像信息进行精细的计算获得精准的物品方位和定位信息。这种模式能够带来更高的视觉识别稳定性，能够将抓取到的图像信息定位补正。通过计算机连接机器人的手臂进行精确更正，能够在工业生产中进行机器生产偏差的修复，固定相机模式能够将相机贴在固定设施上，根据实际的工况进行位置的安装。
(2)運动相机模式。
与固定相机模式不同，运动相机模式可以随着机器手臂仪器一同移动，将相机安置在机器人的手臂上，能够进行移动捕捉定位工作。但与固定相机模式的功能相同，都是作为一个定位和抓取的机械设备，运动相机模式能够与固定相机模式进行合作配合。在生产管理中，两种模式的结合能够带来更高的视觉识别效益，并且能够给工业机器人带来稳定的识别成像。在模式选择中，生产企业应该按照机器人的性质和生产的特性合理选择，让机器人的视觉识别效益达到最大化，能够让视觉识别系统的安置和设计更加科学。在当下，生产工程日益繁杂，需要视觉计算应用与机器人的良好配合，才能让智能化生产发展更上一层楼。
4 工业机器人的视觉技术识别应用
现代生产技术水平日新月异，工业机器人在工业企业中不断普及，各个企业的工业生产技术仍在加速发展，以下是几点工业机器人的视觉技术识别应用。
4.1 零件识别
在工业生产建设中，工业机器人要对生产零件的模型、特征进行辨认，对材料进行识别管理，此时视觉技术能够带来良好的识别效益。在视觉技术的识别工程中，可以对生产的零件长度、大小、面积、体积、数量逐一检测，及时发现缺失的或者有瑕疵的零件。在工业生产中及时更换，如果使用的是人工识别，往往会带来较多的遗漏和错误。人工检测的数量往往低于工业机器人的标准，只要设定好程序，工业机器人就能通过机器视觉技术自动化检测，无需人为的操控，极大的降低了工业生产的人工成本以及时间成本。机器视觉技术能够对每一份生产的零件进行图像的检测抓取，用秒速进行错误的发现并及时更换，极大的提高了工业生产的效率，受到了广大工业企业的应用。
4.2 生产测量
对于工业企业而言，随着我国人民生活质量的提高和生产技术的发展，订单量不断提高。随着人民的需求日益增长，需要工业生产力的提升才能满足当下的发展需求。而传统的生产尺寸测量中，需要繁杂的程序。但如果使用工业机器人，能够通过视觉技术进行检测成像，通过智能化进行检测测量，为工业生产带来较高效率的测量方式，减少了人工重复无意义的劳动和支出成本。
5 机器视觉技术在工业机器人的应用难题
在目前的工业生产运行下，机器视觉技术的发展仍旧面临着许多阻碍，以下是其在工业机器人的几点应用难题。
5.1 技术研发资金投入缺乏
对于许多企业而言，由于规模较大，生产的工作量也随之增加，这对工业机器人的生产设备和技术水平要求极高。也意味着企业需要投入较大的人力、物力、财力进行视觉技术的研发。然而有些中小企业并没有较多的资金能供其使用投入，导致有些企业偏向于选择传统成本较低的人工生产方式。由于资金的缺乏导致了工业机器人的技术应用停滞，不利于生产长期运转的发展。而资金充裕的企业，在初步投入取得技术成效后，便以为已经达到了建设目的，停止继续投入，导致企业的机器视觉技术始终停留在初步阶段。关于生产企业的工业机器人建设并没有统一技术标准和建设模式，我国可借鉴的机器生产经验较少，这给企业带来许多建设问题，因其没有统一的建设标准，导致企业对于机器使用方式较为盲目和出现错误等问题。
5.2 技术人才缺乏
当下时代的发展中，对于高级的技术人才缺口较大，相关计算机和数据人才较为抢手，精通机器视觉技术和工业机器人应用的人才寥寥无几。同时许多工业生产企业对资金投入较低，机器技术发展进程较慢时，也间接导致了企业对于高级技术人才的不重视，没有提供较好的薪资待遇，应用工业机器人维护视觉技术等工作都需要有高专业水平的人才。当下复合型人才的匮乏，会使得工业机器人的视觉技术应用难以高效发展，设备以及投入资金也无法得到很好的发挥。
6 机器视觉技术在工业机器人的应用发展对策
机器视觉识别技术应该是工业生产中的重点应用对象，其发展紧紧关系着我国工业机器生产的发展进程，以下是几点发展对策。
6.1 加大资金投入，完善工业机器人的视觉系统
在工业机器人发展的各项要求中，机器视觉系统是必不可少的环节之一，这要求工业企业拥有较先进的科学技术水平，同时必须让企业领导人员了解到技术应用的重要性，保障工业机器人良好高效的运行，避免系统出错等问题出现，给企业带来生产风险隐患。当前发展下，我国的机器视觉技术仍然在不断发展，工业生产的自动化系统仍需不断的改进完善，才能日渐满足企业日常生产需要，为自动生产带来更高效的速度。
6.2 创建专业的人才团队
机器视觉技术应用中面临的难点之一就是技术人才的匮乏，因此，想要提高工业的生产质量，必须创建出具有高水准专业的机器技术人才团队，通过给予其较高的薪资水平，让其能更好的为工业机器人发展贡献力量。
7 结语
技术问题应该是当下的工业制造企业的重点关注对象，“想要前行，技术先行”早在中国工业经济飞速的发展中得到应验。但工业企业的各项机器技术仍然有着很大一段的提升空间和发展潜力。机器视觉技术在工业机器人的应用水平间接决定着整体制造的成果质量，只有不断精进机器技术应用水平，减少工业制造的资源浪费和生产出错率，才能让企业的生产水平更加安全稳定的发展。
参考文献
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[10] 崔明，苏凡.基于机器视觉的工件分拣技术研究[J].数字技术与应用，2019，37(8)：82-83.
作者：李兰
第三篇：仿生蜘蛛救援机器人运动控制关键技术研究
摘 要：文章主要针对救援类机器人关键技术开展研究与设计。机器人一般配备彩色摄像机、热成像仪、通信系统及急救包等设备，能够替代救援人员深入情况危险、时间紧迫、环境复杂的场所实施快速、精准、高效的救援工作。文章重点研究仿生蜘蛛救援机器人系统的设计方案，并对部分核心进行系统阐述。
关键词：仿生;救援机器人;运动规划;神经网络
0 引言
救援机器人是为救援而采取先进科学技术研制的机器系统，该系统可以由单体机器人独立完成工作任务，也可以实现群体机器人的协同合作救援。救援机器人种类繁多，主要包括军用救援机器人，灾后救援机器人，水下救援机器人、灾难侦察机器人等。
1 国内外研究现状
20世纪80年代，美国、德国、日本等发达国家就开始了对救援机器人的研究和应用，针对不同用途研发出具有不同功能的救援机器人。我国救援机器人的研究工作开展较晚，但发展速度很快[1]。“十一五”期间，我国已将“救援机器人”项目列入国家863重点项目，包括沈阳自动化所、西安科技大学、哈尔滨工业大学等知名研究所和高校积极开展研究，设计并研发了废墟可变形搜救机器人、机器人化生命探测仪、旋翼无人机救援机器人等性能优越的救援系统[2]。
2 主要研究内容
仿生蜘蛛救援机器人系統研究主要包括救援机器人软硬件系统框架设计、高爆发液压驱动及驱动-传动系统设计、复杂环境下救援机器人群体运动规划与控制理论、多态势救援机器人群体神经网络系统模型、虚拟力场法路径规划与障碍物规避算法5个部分内容。
以六足式蜘蛛机器人硬件框架为依托，对蜘蛛的各类运动情况进行建模仿真，包括常规前进、后退、爬行、攻击、躲避等。设计中采用高爆液压驱动传动系统障机器人的高机动性和高爆发性。重点探讨分布式蜘蛛机器人的群体协同控制与路径规划，并模拟救援场景下复杂环境中群体神经网络模型，实现虚拟力场与传感网络相结合的规避算法[3]。
2.1 救援机器人软硬件系统框架设计
对比国内外救援机器人系统性能，比较双足式、四足式、车轮式、履带式机器人特点，探讨系统应用环境因素与复杂性特点，研究机器人机械架构、主控制系统、服务器监测界面、移动监测终端界面4个方面设计内容，拟合搜救路径规划与障碍规避算法，结合群体仿生理论制定一套较完备的分布式救援机器人系统模型方案。
2.2 高爆发液压驱动及驱动-传动系统设计
救援机器人驱动系统设计中拟采用缸阀一体、空腔推杆和薄壁缸体的驱动关节模块功能结构一体化设计方法，以提高功率密度;研究储能与增压模块、储能与爆发时空状态精准转换方法，研究强冲击与重载荷下的液压驱动单元高速力/位混合伺服控制技术;针对高爆发驱动对元部件的不利影响，研究密封/润滑失效分析与优化方法，研究关节传动机构迭代优化设计方法，以集成多连杆传动机构。
2.3 复杂环境下救援机器人群体运动规划与控制理论
拟基于多元仿生耦合模型，分析蚁群等生物群体复杂运动过程中的运动学参数，提取与定义运动模式特征参数和描述运动性能的指标参数，建立模式参数与运动性能之间的直观映射。根据群体机器人运动时获得的状态反馈信息，研究运动轨迹在线调节与优化方法，由此导出直接作用于群体机器人高机动运动控制的伺服控制指令。
2.4 多态势救援机器人群体神经网络系统模型
建立群体机器人神经网络模型，使其具备基本的应激反应。从信息处理角度对人脑神经元网络进行抽象并建立某种模型，按不同的连接方式组成不同的类神经网络，组建大量神经节点（或神经元）并进行相互连接，并使每个节点代表一种特定的激励函数，以节点间的连接作为该连接信号的加权值（权重），形成人工神经网络的记忆功能，网络的输出则依网络的连接方式、权重值和激励函数的不同而有所调整，提高单体与群体的协同控制与反应能力。
2.5 虚拟力场法路径规划与障碍物规避算法
构造目标方位引力场和障碍物周围斥力场共同作用的虚拟人工力场，搜索势函数下降方向找寻无碰撞路径，使群体机器人沿虚拟排斥力和虚拟引力合力方向运动，结合人工势场法和栅格法分析移动机器人实时避障及最优路径规划。构建虚拟力场环境，统计并分析救援场所环境因素并提出风险评估，优化算法实现类人神经系统自激反应及自主学习功能。
系统利用采集的数据进行平衡性预判，集合超声波测距获取的周边距离信息，实现六足机器人的平稳行进与智能避障功能。蜘蛛类六足仿生中采用L298N驱动8路舵机实现机器人的稳态步进，利用 PWM 波形进行系统调速，控制做出前进、后退、转弯等动作。无线控制方式集合红外编码及蓝牙技术，实现移动终端与红外线预设指令相结合的控制方式，设计中可利用无线设备进行直接干预与控制，也可根据智能化程序进行自我控制，丰富了蜘蛛类仿生机器人的控制方式以达到最佳的控制效果。仿生机器人系统硬件框架如图1所示。
3 技术难点和关键技术
3.1 复杂环境下救援机器人系统设计与适应性研究
救援机器人主要在极端复杂环境下开展工作，系统设计及功能对环境的适应性要求很高，项目前期主要针对复杂环境适应能力开展项目的软硬件系统设计，包括硬件机械机构、机器人驱动系统、远程服务器控制端、移动控制端等，针对行进路径规划、无线信号传输质量、高爆发机动性等问题开展研究。
3.2 仿群体生物应激反应的救援机器人神经网络模型构建与算法优化
救援机器人群体高机动运动过程中的反应行为具有形态多样、动作复杂等特点，而做出反应的依据是来自神经系统对外界环境因素的感知，构建救援机器人群体神经系统网络系统模型，使其具备可学习性和可训练性，能够在复杂环境下开展单体救援与群体协同救援工作。
3.3 人工势场因素与分散控制方法相结合的多智能体控制律
项目研究过程中集合群体生物运动及行为数据和人工势场模型，分析救援机器人群体行为反应及决策方式，构建具有心跳、应激、自组织运动模式等肢体特征的虚拟中枢-肢体代理模型和支持群组能够基本维持生存、防御危险和探索世界的“本能式运动协调”功能模型，开展面向智能群体系统的群体救援系统在不同作业和模式下协作仿生策略与控制技术研究。仿生机器人系统研究方案如图2所示。
4 结语
希望通过针对救援机器人关键技术的研究助推智能机器人产业升级发展，为经济发展贡献力量。通过和高科技产业的无缝对接，形成产品设计和开发能力，吸引风险投资，构建仿生机器人产学研结合的局面。
[参考文献]
[1]王超，张东杰，贾春磊，等.灵长类仿生机器人高机动运动与控制关键技术研究[J].无线互联科技，2019（18）：107-108.
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[3]赵旖旎，程红太，张晓华.基于能量的欠驱动双臂机器人悬摆动态伺服控制[J].西南交通大学学报，2009（3）：380-384.
（编辑 何 琳）
作者：宋词 王超 吕诗晴 周子瑞 常月