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第一章 绪论1.1 引言 随着现代科学技术的飞速发展,机器人已越来越多地进入我们的生活领域,以机器人代替人类从事各种单调、重复、繁重、危险以及有毒有害的工作是社会发展的一个趋势。
现代机器人一般分为两大类:一类是工业机器人,主要指装配、搬运、焊接、喷漆等机器人。
另一类是极限工作机器人,主要指在人难以到达的恶劣环境下代替人工作业的机器人。
如:海底资源的勘测开发、空间人造卫星的收发、战场上的侦察和排险、核放射场所的维护、高层建筑的壁面清洗、灭火救助等。
作为极限作业机器人重要开发项目之一的壁面爬行机器人近些年来得到了蓬勃的发展,受到了人们越来越多的重视,目前,国内外已经有了相当数量的爬壁机器人投入现场作业。
主要应用如下:1核工业:对核废液储罐进行视觉检查、测厚及焊缝探伤等;2石化企业:对立式金属罐或球形罐的内外壁面进行检查或喷砂除锈、喷漆防腐;3建筑行业:喷涂巨型墙面、安装瓷砖、壁面清洗、擦玻璃等;4消防部门:用于传递救援物资,进行救援工作;5造船业:用于喷涂船体的内外壁等。
1.2 移动机器人的研究发展概况 从移动方式上看移动机器人可分为轮式、履带式、腿式单腿式、双腿式和多腿式和水下推进式。
本文重点放在轮式、履带式机器人对水下机器人和两足人形机器人不做详细讨论。
1.2.1 室外几种典型应用移动机器人 1998 年,美国卡耐基梅陇大学的 Mel Siegel 等人研制了一种利用于检测飞机身表面的爬行机器人1。
美国国家科学委员会曾预言:“20 世纪的核心武器是坦克21 世纪的核心武器是无人作战系统其中 2000 年以后遥控地面无人作战系统将连续装备部队并走向战场”。
为此从 80 年代开始美国国防高级研究计划局DARPA 专门立项制定了地面天人作战平台的战略计划。
从此在全世界掀开了全面研究室外移动机器人的序幕如 DARPA 的“战略计算机”计划中的自主地面车辆ALV 计划1983 —1990 能源部制订的为期 10 年的机器人和智能系统计划RIPS 1986 —1995 以及后来的空间机器人计划日本通产省组织的极限环境下作业的机器人计划进入 90 年代随着技术的进步移动机器人开始在更现实的基础上开拓各个应用领域向实用化进军。
由美国 NASA 资助研制的“丹蒂 II”八足行走机器人是一个能提供对高移动性机器人运动的了解和远程机器人探险的行走机器人。
它与其他机器人如NavLab 不同之处是它于 1994 年在斯珀火山的火山口中进行了成功的演示虽然在返回时在一陡峭的、泥泞的路上失去了稳定性倒向了一边但作为指定的探险任务早己完成。
它机器人在整个运动过程中都需要人参与或支持。
丹蒂计划的主要目标是为实现在充满碎片的月球或其它星球的表面进行探索而提供一种机器人解决方案。
美国 NASA 研制的火星探测机器人索杰那于 1997年登上火星这一事件向全世界进行了报道。
为了在火星上进行长距离探险又开始了新一代样机的研制命名为 Rocky7 并在 Lavic 湖的岩溶流上和干枯的湖床上进行了成功的实验。
法国,欧洲的重要工业化国家,其机器人工业近几年发展很快,加上原有工业基础较好,机器人的制造以及机器人在汽车工业中的应用都出现了根本性的进步在个别项目上,甚至超过了日本,例如在汽车装配中,法国人已完成了用机器人装配主表盘和前后玻璃等较难动作,但是从机器人工业的整体看,较日本还相差甚远,还有很长的路要走:法国在机器人研究中.有一套较具规模的研究系统,主要是由政府研究机构和高校组成,企业特别是大企业投入较少。
法国人的研究侧重于基础理论的研究,并取得了一定成绩,例如法国自主开发的机器人编辑语言-LM 语言,已被推广到英、德等国。
但是研究工作存在着与实际脱节的问题,类似于美国大学中的研究法国近几年研究水平的提高,很大程度上受益于法国国家发展机器人及自动化的 ARA 计划的实施,但是这一计划对推动机器人工业的作用并不大。
法国机器人保有量.法国拥有的机器人中,焊接机器人和搬