- 相關推薦
機器人工程專業(yè)實習報告（精選5篇）
難忘的實習生活已經告一段落了，回顧過去的實習經歷，倍感充實，收獲良多，感覺我們很有必要對自己的實習生活做一下總結。很多人都十分頭疼怎么寫一份精彩的實習報告，下面是小編為大家整理的機器人工程專業(yè)實習報告（精選5篇），希望對大家有所幫助。
機器人工程專業(yè)實習報告1
一．緒論
1.1機器人的發(fā)展背景與前瞻與課程設計內容
近年來，隨著社會飛速發(fā)展，機器人的研究及應用得到迅速發(fā)展，因其在教育，醫(yī)療，軍事，工業(yè)等領域的巨大應用，因此得到許多國內外科學家的關注。
機器人在以后社會快速發(fā)展的過程中會起著越來越重要的作用。相信在不久的將來機器人將會取代繁重的人力勞動，使勞動者的人身安全得到保障。同時機器人的發(fā)展也將為以后的社會發(fā)展奠定良好的基礎。
雙足機器人不僅具有廣闊的工作空間，而且對步行環(huán)境要求很低，能適應各種地面且具有較高的逾越障礙的能力，其步行性能是其它步行結構無法比擬的。研究雙足行走機器人具有重要的意義。
1、主要內容：
1）、控制系統(tǒng)軟硬件設計與仿真；
2）、六自由度機器人運動控制。
2、訓練形式
學生以小組為單位，集體討論確定整體方案；指導教師給出實訓方向，技術指標等，協助學生完成訓練任務。
二.實習任務
這次機電一體化綜合訓練Ⅲ包含兩部分內容。一是分組選題完成實習要求；二是開發(fā)性設計。本報告書將從整體上分為兩部分對本次實習的要求進行匯報。完成對六自由度機器人的組裝、調試以及實現預定的功能。
三.實習要求
要使六自由度機器人實現人類的一些動作，那么六自由度機器人必須有它的獨特性。事實上，關于運動靈活性，人類大約擁有四百個左右的自由度。因此，機器人的關節(jié)的選擇、自由度的確定是很必要的，步行機器人自由度的配置對其結構有很大影響。自由度越少，結構越簡單，可實現功能越少，控制起來相對簡單；自由度越多，結構越復雜，可實現功能越多，控制過程相對復雜。
自由度的配置必須合理:首先分析一下步行機器人的運動過程(向前)和行走步驟:重心右移(先右腿支撐)、左腿抬起、左腿放下、重心移到雙腿中間、重心左移、右腿抬起、右腿放下、重心移到雙腿間，共分8個階段。從機器人步行過程可以看出:機器人向前邁步時，髖關節(jié)與踝關節(jié)必須各自配置有1個自由度以配合實現支撐腿、上軀體的移動和實現重心轉移。另外膝關節(jié)處配置1個俯仰自由度能夠調整擺動腿的著地高度，保證步行時落足平穩(wěn)。這樣最終決定髖關節(jié)配置1個自由度，膝關節(jié)配置1個俯仰自由度，踝關節(jié)配置有1個偏轉自由度。這樣，每條腿配置3個自由度，兩條腿共6個自由度。髖關節(jié)和膝關節(jié)俯仰自由度共同協調動作可完成機器人的在縱向平面(前進方向)內的直線行走功能；踝關節(jié)的偏轉自由度協調動作可實現在橫向平面內的重心轉移功能。步行運動中普遍存在結構對稱性。運動的對稱性和腿機構的對稱性之間存在相互關系。在單足支撐階段，對稱性的機身運動要求腿部機構也是對稱的。根據這點，在結構設計時也采用對稱性布置。
四．工作原理
4.1六自由度機器人的工作原理
六自由度運動平臺是由六支作動筒，上、下各六只萬向鉸鏈和上、下兩個平臺組成，下平臺固定在基礎上，借助六支作動筒的伸縮運動，完成上平臺在空間六個自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的運動，從而可以模擬出各種空間運動姿態(tài)�？蓮V泛應用到各種訓練模擬器如飛行模擬器、艦艇模擬器、海軍直升機起降模擬平臺、坦克模擬器、汽車駕駛模擬器、火車駕駛模擬器、地震模擬器以及動感電影、娛樂設備等領域，甚至可用到空間宇宙飛船的對接，空中加油機的加油對接中。在加工業(yè)可制成六軸聯動機床、靈巧機器人等。由于六自由度運動平臺的研制，涉及機械、液壓、電氣、控制、計算機、傳感器，空間運動數學模型、實時信號傳輸處理、圖形顯示、動態(tài)仿真等等一系列高科技領域，因而六自由度運動平臺的研制變成了高等院校、研究院所在液壓和控制領域水平的標志性象征。六自由度運動平臺是傳動及控制技術領域的皇冠級產品，掌握了它，在傳動和控制領域基本上就沒有了難題。
4.2機器人的工作原理
按照目前最寬泛的定義，如果某樣東西被許多人認為是機器人，那么它就是機器人。許多機器人專家（制造機器人的人）使用的是一種更為精確的定義。他們規(guī)定，機器人應具有可重新編程的大腦（一臺計算機），用來移動身體。
根據這一定義，機器人與其他可移動的機器（如汽車）的不同之處在于它們的計算機要素。許多新型汽車都有一臺車載計算機，但只是用它來做微小的調整。駕駛員通過各種機械裝置直接控制車輛的大多數部件。而機器人在物理特性方面與普通的計算機不同，它們各自連接著一個身體，而普通的計算機則不然。
大多數機器人確實擁有一些共同的特性。首先，幾乎所有機器人都有一個可以移動的身體。有些擁有的只是機動化的輪子，而有些則擁有大量可移動的部件，這些部件一般是由金屬或塑料制成的。與人體骨骼類似，這些獨立的部件是用關節(jié)連接起來的。
工業(yè)機器人專門用來在受控環(huán)境下反復執(zhí)行完全相同的工作。例如，某部機器人可能會負責給裝配線上傳送的花生醬罐子擰上蓋子。為了教機器人如何做這項工作，程序員會用一只手持控制器來引導機器臂完成整套動作。機器人將動作序列準確地存儲在內存中，此后每當裝配線上有新的罐子傳送過來時，它就會反復地做這套動作。
大多數工業(yè)機器人在汽車裝配線上工作，負責組裝汽車。在進行大量的此類工作時，機器人的效率比人類高得多，因為它們非常精確。無論它們已經工作了多少小時，它們仍能在相同的位置鉆孔，用相同的力度擰螺釘。制造類機器人在計算機產業(yè)中也發(fā)揮著十分重要的作用。它們無比精確的巧手可以將一塊極小的微型芯片組裝起來。
4.3舵機的驅動原理
舵機的工作原理。舵機常用的控制信號是一個周期為20毫秒左右，寬度為1毫秒到2毫秒的脈沖信號。當舵機收到該信號后，會馬上激發(fā)出一個與之相同的，寬度為1.5毫秒的負向標準的中位脈沖。之后二個脈沖在一個加法器中進行相加得到了所謂的差值脈沖。輸入信號脈沖如果寬于負向的標準脈沖，得到的就是正的差值脈沖。如果輸入脈沖比標準脈沖窄，相加后得到的.肯定是負的脈沖。此差值脈沖放大后就是驅動舵機正反轉動的動力信號。舵機電機的轉動，通過齒輪組減速后，同時驅動轉盤和標準脈沖寬度調節(jié)電位器轉動。直到標準脈沖與輸入脈沖寬度完全相同時，差值脈沖消失時才會停止轉動！，這就是舵機的工作原理。
五．機器人行走的實現
雙足機器人的行走要取決于步態(tài)規(guī)劃，步態(tài)規(guī)劃的好壞將直接影響到機器人行走過程中的穩(wěn)定性、所需驅動力矩的大小以及姿態(tài)的美觀性等多個方面，同時它也直接影響到控制方法及其實現的難易程度。
5.1步態(tài)規(guī)劃的概念
雙足步行機器人的步態(tài)規(guī)劃，是指機器人行走過程中其各組成部分運動軌跡的規(guī)劃，比如說，腳掌何時離開地面、擺動中整個腳掌在空中的軌跡、何時落地等。步態(tài)規(guī)劃要解決的問題主要是保證機器人的穩(wěn)定性。
5.2步態(tài)規(guī)劃的方法
現在使用的步態(tài)規(guī)劃方法主要有如下幾種：
1、基于實驗的規(guī)劃方法
這種規(guī)劃方法基于力學的相似原理，基本過程如下：讓人模仿機器人行走(如果機器人有幾個自由度，那么人在模仿行走的時候也盡量只動相應的關節(jié))，同時對此人的行走過程進行正面和側面的錄像，然后對這些錄像進行分析，得到此人在步行過程各個主要關節(jié)的角度變化，然后根據力學相似原理把這些角度相似地推廣到機器人的關節(jié)變化上。
2、基于能量原理的規(guī)劃方法
這種方法來源于一個生物學假設：人經過千百萬年的進化，其行走方式是能量消耗最低的，而且還能保持步行的穩(wěn)定性。如果機器人也能滿足這個假設，則其行走方式將與人一樣或很接近。根據能耗最小原則可以建立一個變分方程，并最終得到機器人的軌跡方程。
3、基于力學穩(wěn)定性的規(guī)劃方法
在機器人行走過程中，其ZMP點必須落在某個區(qū)域范圍之內，只有這樣才能保證步行機器人穩(wěn)定地行走。實現方法有兩種：
a．計算出理想的ZMP軌跡，然后推導出各個關節(jié)的運動函數以實現理想行走。
b．先大致規(guī)劃出雙足和軀干的運動軌跡，然后進行ZMP計算，最后選出穩(wěn)定性最好的結果作為控制方程。
相比后兩種方法，第一種方法更易于理解及掌握。所以本文將采用第一種方法，結合人體行走過程規(guī)劃機器人步態(tài)的參數化設計。
5.3步態(tài)設計
進行雙足機器人行走動作設計。首先分析一下步行機器人的運動過程和行走步驟：
1）行走前進：重心右移（右腿支撐）、左腿抬起、邁步左腿放下、重心左移、右腿抬起、邁步右腿放下。依次循環(huán)。
2）停止：將重心移到雙腿之間，雙腿放下。
從機器人步行過程分析得出：機器人向前邁步時，髖關節(jié)與踝關節(jié)必須各自配置有1個自由度以配合實現支撐腿、上軀體的移動和重心轉移。膝關節(jié)處配置一個自由度能夠調整擺動腿的著地高度，保證步行時落足平穩(wěn)。這樣，最終確定每條腿配置3個自由度，踝關節(jié)配置1個偏轉自由度、膝關節(jié)和髖關節(jié)各配置1個俯仰自由度。步行運動中存在結構對稱性。運動的對稱性和腿機構的對稱性之間存在相互關系。步行前進時，對稱的機身運動要求腿部機構也是對稱的，兩條腿共6個自由度。髖關節(jié)和膝關節(jié)俯仰自由度共同協調動作可完成機器人在縱向平面（前進方向）的直線行走功能，踝關節(jié)的偏轉自由度協調動作可實現在橫向平面內的重心轉移功能。
機器人的前翻跟頭過程和步驟分析：低頭（髖關節(jié)）、俯身（膝關節(jié)）使頭腳面板同時著地、左腿離地、右腿離地使倒立、兩腿同時彎膝（膝關節(jié)）、兩腳同時著地（髖關節(jié)），頭離地使重新直立。
小組在調試動作中，最后一步機器人頭離地使重新直立這一步，經過小組組員間協商，找出了解決方法。使一只腳稍微向內側傾斜一點角度，施力幫助機器人的頭部離地，配合兩個髖關節(jié)的舵機轉動角度，最終使得機器人重新站立。
機器人工程專業(yè)實習報告2
服務機器人是智能制造的重要組成部分。近年來，服務機器人產業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，2013年，全球服務機器人銷量再創(chuàng)新高。日本、歐洲等地區(qū)的廠商加速規(guī)模擴張和技術創(chuàng)新。2013年，中國成為全球第一大服務機器人市場，國內服務機器人產業(yè)園區(qū)建設持續(xù)升溫，領軍企業(yè)積極開展核心技術的攻關及其產業(yè)化應用。但是，我國機器人產業(yè)仍存在產業(yè)基礎薄弱、自主品牌市場占有率低等問題。未來，我國應加強服務機器人產業(yè)規(guī)劃、突破核心關鍵技術、強化配套支撐、推動自主品牌機器人的市場化應用。
服務機器人產業(yè)概況
(一)服務機器人簡介
1.服務機器人的定義
服務機器人是集機械、電子、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的自動化裝備。自20世紀60年代美國研制出世界上第一臺服務機器人以來，機器人技術及產品迅速發(fā)展，已廣泛應用于汽車制造業(yè)、電子電氣制造業(yè)和金屬制品業(yè)等領域。不同的組織和機構對服務機器人的定義不完全相同，但均體現了服務機器人可編程、仿人功能、通用性的.特點。
國際標準化組織(ISO)將服務機器人定義為一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能操作機。ISO8373進一步解釋，服務機器人具有自動控制、再編程和多用途功能，有多個可編程軸，在服務自動化應用中可以固定或移動。
美國機器人協會(RIA)認為，服務機器人是搬運材料、零件、工具等可再編程的多功能機械手，通過調用不同程序來完成各種工作任務的特種裝置。
日本機器人協會(JARA)認為，服務機器人是一種具有記憶裝置和末端執(zhí)行器的、能轉動并通過自動完成各種移動來代替人類勞動的通用機器。
2.服務機器人的產品分類
服務機器人的產品分類方式多種多樣。按臂部運動形式的不同，服務機器人可以分為四種：直角坐標型只有移動關節(jié);圓柱坐標型有移動關節(jié)和一個轉動關節(jié)，可做升降、回轉和伸縮動作;球坐標型有移動關節(jié)和兩個轉動關節(jié)，可以回轉、俯仰和伸縮;關節(jié)型有多個轉動關節(jié)。按應用領域的不同，服務機器人可以分為：弧焊機器人、電焊機器人、噴涂機器人、碼垛機器人、搬運機器人、裝配機器人、檢測機器人和其他機器人等。此外，按受控方式的不同，還可以分為點位控制型和連續(xù)控制型等。
目前，我國企業(yè)主要銷售坐標型機器人，屬于低端服務機器人產品，占國內企業(yè)銷售量的40%以上。國外企業(yè)在我國市場主要銷售多關節(jié)型機器人，屬于當前國際市場的主流產品，占外國企業(yè)在我國銷售量的80%以上。
(二)服務機器人產業(yè)鏈
服務機器人產業(yè)鏈主要包括研發(fā)設計、核心零部件制造、本體制造、系統(tǒng)集成和行業(yè)應用等部分。上游的核心零部件制造是服務機器人產業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，包括減速器、伺服電機、控制器三部分。
我國服務機器人產業(yè)在系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)具有相對優(yōu)勢，而核心零部件制造是相對薄弱的環(huán)節(jié)。以精密減速器為例，歐洲和日本均已實現了減速器的自主化生產，減速器僅占國際品牌服務機器人單體成本的1/6。而國產減速器技術工藝相對落后，高價進口減速器約占成本的1/3，大幅高于國際品牌。
機器人工程專業(yè)實習報告3
假期一開始就接到了社團老師的電話，一同討論著這次五一假期的活動安排。
在五月的五一長假中，學校開展了許許多多有意義的活動，其中就有我們豐富的社團活動，每個社團都由老師組織在這次五一假期中開展一次社團活動，我們也不例外。這次我們的活動定在了5月3日下午，并且fll科技社和機器人社一起在機器人教室舉行社團活動，這次的活動顯的更加熱鬧了。
假期即將結束了，5月3日這一天終于來了，早上起來，煙雨朦朧的天氣擋不住學校各個社團參加社團活動的積極性。下午一點半，我們準時到達機器人教室集合并且由老師宣布接下來的活動安排。
去年的一學期中，我們社團丟了很多的零件，就是因為沒有管理方案造成的，今年老師每人準備一個抽屜，把每個人自己的零件放到自己的抽屜中保管，避免了零件的丟失。我們也想出了另外的方法保存零件，比如，今天我們社團多了很多個塑料收納盒，就是用來放我們每個人自己的零件的，以后每次完成一個搭建任務，每個同學都需要清理自己的零件，并且根據墻上印出的零件表核對自己有沒有缺少零件，這樣可以減少不必要的零件丟失。
要想搭一個完整的機器人，就要從細小的零件開始著手，但是由于我們社團比較忙，而且零件又雜又多，所以一直散成一堆放在那里，這次終于要對它們來一個徹底的掃除了。因為習慣了亂的，不少社員難免對今天活動的第一步——整理道具，很多同學十分不高興。老師告訴我們：“做事情一定要一步一步來，只有做好了第一步，才能順利的進行接下來的大事情�！苯K于，整理道具在這時正式開始。
第一步，是把所有不需要的機器人配件拆成一個一個散的小零件，然后再把散的零件按照一個大盒子一個大盒子的按照顏色、形狀、摩擦力大小的不同理入一個個準備的大盒子中，這一部是最花時間和精力的，很多小的零件被堆放在大零件中，很難被發(fā)現，我們在這一部上花了大量的時間，老師也參與進來，幫助我們在雜亂的零件堆中尋找需要的零件，并且對其進行一一的分類。最終，經過全社團成員共同的努力，近百種不同的零件終于在我們手下安安穩(wěn)穩(wěn)的歸好了類別。
第二步，老師每人發(fā)兩個盒子，把各種零件收納到這兩個盒子中。首先要求拿出一個小的盒子，這個小盒子中分成五格，每個格子中都放入不同的零件，老師把幾十種零件按照其數量和形狀，讓我們放入不同大小的格子，理好小盒子后，大家還沒來得及喘口氣，老師又發(fā)下了一個大盒子，我們就再用同樣的方法把大一些的零件理入大盒子中，在放入盒子這步時，發(fā)現很多同學都出現了零件不夠的.情況。
老師只好拆出新的零件給我們，為了尋找哪個袋子里有這種零件并且保證每個人都能獲得齊全的零件，同學們把一個個新零件袋仔細看過來，并且反復請查自己的零件。這個過程很費時間，所以也警示了我們要更加仔細的對待零件，這樣可以節(jié)約很多時間。
結束了零件的整理，老師讓我們自己選擇一個抽屜，并且把自己的盒子放到抽屜里，再進行登記，最后鑰匙老師統(tǒng)一收回保管。
時間已經快到下課了，因為找零件花費了太多的時間，后面的活動只好長話短說。老師對今年所有的比賽項目進行了一個通告，并且告訴我們哪些項目獲獎的可能性比較大，哪些項目人人都可以參加，之后比賽的搭建，我們將使用自己的零件進行。以后的課程也會安排進一些搭建的內容，讓我們自己體會機器人的樂趣。
今天一天的活動很快就結束了，不過我們激動的心情，還是流露在了臉上。
機器人工程專業(yè)實習報告4
一．設計目的及意義
隨著計算機、網絡、機械電子、信息、自動化以及人工智能等技術的飛速發(fā)展，移動機器人的研究進入了一個嶄新的階段。同時，太空資源、海洋資源的開發(fā)與利用為移動機器人的發(fā)展提供了廣闊的空間。目前，智能移動機器人，無人自主車等領域的研究進入了應用的階段，隨著研究的深入，對移動機器人的自主導航能力，動態(tài)避障策略，壁障時間等方面提出了更高的要求。地面智能機器人路徑規(guī)劃，是行駛在復雜動態(tài)自然環(huán)境中的全自主機器人系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，而地面智能機器人全地域全自主技術的研究，是當今國內外學術界面臨的挑戰(zhàn)性問題。
移動機器人是一類能夠通過傳感器感知環(huán)境和自身狀態(tài)，實現在有障礙物的環(huán)境中面向目標自主運動，從而完成一定功能的機器人系統(tǒng)。理想的自主移動機器人可以不需人的干預在各種環(huán)境中自主完成規(guī)定任務，具有較高的智能水平，但目前全自主的移動機器人還大多處于實驗階段，進入實用的多為自主移動機器人，通過人的干預在特定環(huán)境中執(zhí)行各種任務，而遙控機器人則完全離不開人的干預。
智能移動機器人是一類能夠通過傳感器、感知環(huán)境和自身狀態(tài)，實現在有障礙物的環(huán)境中面向目標自主運動，從而完成一定功能的機器人系統(tǒng)。移動機器人技術研究綜合了路徑規(guī)劃、導航定位、路徑跟蹤與運動控制等技術。涉及包括距離探測、視頻采集、溫濕度以及聲光等多種外部傳感器，作為移動機器人的輸入信息。移動機器人的運動控制主要是完成移動機器人的運動平臺，提供一種移動機器人的控制方式。性能良好的移動機器人運動控制系統(tǒng)是移動機器人運行的基礎，能夠服務于移動機器人研究的通用開發(fā)平臺。
隨著移動機器人技術的發(fā)展及其在工業(yè)軍事等領域中的'廣泛應用，有關移動機器人的理論設計制造和應用的新的技術學科——機器人學，已經逐漸形成，并越來越引起人們廣泛的關注。機器人學是一門綜合性很強的學科，它涉及現代控制技術、傳感器技術、計算機系統(tǒng)和人工智能等多門學科．但是它又有自身的系統(tǒng)性和專業(yè)性。內容極為豐富、廣泛，其中專業(yè)性比較強的有機器人動力學和運動學、機器人軌跡規(guī)劃和運動控制、機器人的傳感技術、機器人的編程語言、機器人的智能和任務規(guī)劃等。其中機器人的運動控制是實現機器人航跡控制的關鍵。
運動控制是移動機器人的執(zhí)行機構，對機器人的平穩(wěn)運行起著重要作用。隨著新的智能控制算法的不斷涌現，移動機器人正向著智能化方向發(fā)展，這就對運動控制系統(tǒng)性能提出了更高的要求。設計實現智能移動機器人的控制系統(tǒng)，能夠熟悉移動機器人硬件和軟件的開發(fā)，掌握移動機器人的運動控制特性，為后續(xù)的移動機器人的功能擴展搭建一個可行、穩(wěn)定的平臺，而這個平臺則可以成為多種機器人開發(fā)的公共基礎平臺。實現智能移動機器人控制系統(tǒng)的開發(fā)具有一定的現實意義，將為以后的移動機器人開發(fā)奠定堅實基礎。
二．國內外研究現狀
移動機器人的研究始于60年代末期斯坦福研究院（SRI）的Nils Nilssen和Charles Roesn等人，在1966年至1972年中研制出了自主移動機器人Shakey。
70年代末，移動機器人研究又出現了新的高潮，特別是80年代中期以來，設計和制造機器人的浪潮席卷全世界。一大批世界著名的公司，如美國通用電氣、日本本田、索尼等開始研制移動機器人平臺，這些促進了移動機器人學多種研究方向的出現。例如，輪式移動機器人的代表作有：Smart Robots公司推出的新型基于Linux的移動機器人SR4；美國Activmedia Boties公司用于教學的P3-Dx輪式移動機器人；卡內基梅隆研發(fā)的Nomad移動機器人；美國國家航天航空局聞名遐邇的火星登陸車“勇氣號”等。
我國的機器人學研究起步較晚，但進步較快，已在工業(yè)機器人特種機器人和智能機器人各個方面都取得了顯著成績。在“七五“期間，完成了示教再現工業(yè)機器聲成套技術。為了跟蹤國外搞技術，80年代國家高技術計劃中安排了智能機器人的研究開發(fā)，包括水下無纜機器人高功能裝配機器人和多種特種機器人。進行了智能機器人體系結構、機構、控制、人工智能、機器視覺，高性能傳感器及新材料的應用研究，取得了大量成果。其中，輪式移動機器人的研究也碩果累累。
國內研究輪式移動機器人的科研單位及公司主要有研制能力風暴的as-r機器人的上海廣茂達伙伴機器人有限公司；研制的casia-i自主移動機器人的中科院自動化所；研制“青青”輪式移動機器人的哈爾濱工業(yè)大學，研制“小蜘蛛”輪式移動機器人登月車的上海交大等。
當前，移動機器人技術的研究與發(fā)展的趨勢包括有：機器人機構導航定位路徑規(guī)劃傳感器信息融合技術智能技術移動機器人傳感器技術等研究。
我國自“八五”期間開始進入這一研究領域，并在國家863計劃中予以重點支持。較為全面對路徑規(guī)劃、視覺導航、信息融合、自動駕駛等一些基本的智能機器人技術做了探索，所形成的一些關鍵技術成果也在其他領域得到應用。我國在機器人技術與自動化工藝裝備等方面已經取得了突破性進展，縮短了同發(fā)達國家的差距，但是在機器人的核心及關鍵技術的原創(chuàng)性研究、高性能關鍵工藝裝備的自主設計和制造能力、高可靠性基礎功能部件的批量生產應用方面，同發(fā)達國家相比，我國仍存在較大差距。
三．課題任務、重點內容、實現途徑
通過對各項機器人技術的研究與分析，設計了滿足教學實驗要求的智能移動機器人系統(tǒng)，完成機器人車體結構、傳感系統(tǒng)、運動執(zhí)行系統(tǒng)、通信系統(tǒng)的功能設計和模塊化實現，以及機器人系統(tǒng)工程的整體設計，并著重研究嵌入式控制系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)設計。需完成移動機器人的結構圖紙1份、智能移動機器人原理分析、硬件設計并編寫相關程序。
本課題采用通用單片機實現輪式移動機器人電機驅動和閉環(huán)調速。實現基于渡越時間法的超聲波測距模塊設計，為機器人提供簡單方便的障礙物距離檢驗。ＤＳＰ實時監(jiān)測驅動電動機的正交編碼脈沖實現移動機器人的運動學定位，作為機器人一種比較粗略的定位方式，可以作為后續(xù)高精度定位方式的補充。使用模糊控制實現移動機器人路徑跟蹤控制，利用MATLAB的模糊控制工具箱實現路徑跟蹤控制決策，完成移動機器人的路徑跟蹤。最后，論文設計的移動機器人運行平穩(wěn)，控制簡單。路徑跟蹤控制規(guī)則能夠使機器人較好的跟蹤已知路徑�？梢宰鳛楹唵蔚囊苿訖C器人實驗平臺使用。
本課題的重點內容是嵌入式操作系統(tǒng)，智能輪式移動機器人是一個典型的實時多任務系統(tǒng)，傳統(tǒng)單任務順序執(zhí)行機制不能滿足該系統(tǒng)設計的實時性要求，而且對于復雜系統(tǒng)來說可靠性不高，因此選用實時操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ。它是一個源碼公開，可移植，可固化，可裁剪的嵌入式操作系統(tǒng)，具有代碼尺寸小，可占用實時內核，任務多，可確定執(zhí)行時間，運行穩(wěn)定可靠等特點。將μC／OS-Ⅱ移植到S3C44B0X上，并對操作系統(tǒng)進行裁剪，以節(jié)省存儲空間。
基于實時內核的多任務系統(tǒng)可劃分為系統(tǒng)層和應用層。系統(tǒng)層由內核和驅動程序庫組成；應用層包括用于達成機器人任務目標的全部代碼。在該系統(tǒng)軟件應用層程序設計中，將機器人的任務分解成通信、信息采集、電機控制等多個用戶任務。嵌入式操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ對任務模塊進行管理調度，協調機器人各項任務運行，保證了系統(tǒng)的實時性和可靠性。
移動機器人控制系統(tǒng)設計與實現的主要內容有底層系統(tǒng)設計和控制系統(tǒng)的實現：
�。�1）移動機器人底層系統(tǒng)設計：移動機器人的底層系統(tǒng)設計包括移動機器人的控制電路設計、電機驅動電路設計和超聲波測距電路設計。底層設計涉及到的軟件算法包括電機驅動和速度閉環(huán)、電機碼盤的機器人定位、超聲波測距等。
�。�2）移動機器人的控制系統(tǒng)的實現：移動機器人控制系統(tǒng)的主要內容是生成機器人的運動控制信息，控制機器人的運動。軌跡跟蹤是移動機器人需要完成的任務之一，其典型工作過程為機器人運動。軌跡跟蹤是移動機器人需要完成的任務之一，其典型工作過程為機器人完成相應的移動，完成規(guī)劃路徑的跟蹤。運動控制過程中用到的輸入信息包括底層超聲波測距模塊提供的障礙物距離信息，電機碼盤提供的機器人的位置、速度信息，以及全景攝像機、單目視覺攝像機采集并經過處理后的視頻信息等。
四．完成本課題所需工作條件（如工具書、計算機、實驗、調研等）及解決辦法
智能移動機器人集成了機械、電子、計算機、自動控制、人工智能等多學科的研究成果，在當前機器人研究領域具有突出地位。控制系統(tǒng)是機器人的核心部分，所以完成本課題的條件之一就是對控制系統(tǒng)方面有很好的知識并且能受到指導老師的指導。
機器人工程專業(yè)實習報告5
一、引言
創(chuàng)新性教學平臺是將知識、素質、能力和創(chuàng)新融為一體的綜合性教學平臺，是大學生工程教育中的最高層次的教學平臺。從全國高校工程培訓中心創(chuàng)新實踐發(fā)展可知，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)獲得了一定的重視，創(chuàng)新實踐活動已經在不同層次、不同類型的學校以不同覆蓋面進行。
從部分重點院校的創(chuàng)新性實踐平臺可以看出，目前創(chuàng)新平臺多以機器人為主，這是因為機器人是一部精密機械組合體，是一個典型的機電一體化系統(tǒng)，它融合了造型、機械、電子、傳感器、計算機軟件硬件和人工智能等眾多先進技術，是目前世界各國高校和研究所進行教學研究和工程訓練理想的實驗平臺。[1]機器人涉及到機、電、控制、傳感技術、計算機技術等多方面知識，可使學生得到跨學科綜合能力的培養(yǎng)，使學生在實施項目的過程中建構廣域的工科知識基地，對材料、機械、電子、計算機硬件、軟件科學、可編程控制和機電一體化流程有全面認識。
我校作為地方性綜合院校，與重點高校相比，在各種科技創(chuàng)新活動中，機器人類創(chuàng)新項目的參與程度比較低，有關機器人創(chuàng)新實踐教學還只是處于起步階段，因此探索如何利用機器人模型提高大學生的創(chuàng)新能力是目前迫切需要解決的問題。
二、組建機器人創(chuàng)新性教學平臺的意義和目的
機器人研究是進行創(chuàng)新思維訓練、創(chuàng)新技能訓練、工程實踐訓練最理想的平臺。組建機器人創(chuàng)新性教學平臺對于培養(yǎng)學生創(chuàng)新動手實踐能力，對專業(yè)知識的鞏固和融會貫通、提升院校辦學質量、提高學生就業(yè)率等方面具有重要意義。
�。ㄒ唬┡囵B(yǎng)創(chuàng)新動手實踐能力，對專業(yè)的鞏固和融會貫通。
目前許多各種工科專業(yè)都開設了電子電路、檢測技術與傳感器、嵌入式微控制器、控制原理與控制工程、單片機和微控制器、數字電子和模擬電子、數字邏輯、檢測技術與傳感器等課程，但是課堂的的學習和一些簡單的驗證性實驗課程不足以滿足學生的求知欲望。無法根本轉變學生的學習觀念。要從被動學習轉變到主動學習，其中一個途徑就是讓學生進行創(chuàng)新性的訓練，充分激發(fā)學生的學習熱情。機器人作為一個新興的領域，具備多種新技術，而且具備趣味性，通過創(chuàng)新性的教學平臺能充分引導學生創(chuàng)新動手的實踐能力。
組建機器人創(chuàng)新性教學平臺能為高等院校的學生和教師提供一個綜合的專業(yè)機器人教育和研究平臺，能通過采用系統(tǒng)的方法對實踐教學內容、方法和手段進行創(chuàng)新，進而引導學生進行單片機和微控制器、數字電子和模擬電子、數字邏輯、檢測技術與傳感器等課程進行融會和貫通
�。ǘ┨嵘龑W校的辦學質量，提高學院校知名度。
通過機器人創(chuàng)新性教學平臺，能夠培養(yǎng)校園學術研究氛圍，使學校的科研水平，學生的素質進一步得到提高。與此同時，由于近年來國內和國際上各種機器人比賽層出不窮，通過創(chuàng)建機器人創(chuàng)新性教學平臺培養(yǎng)學生，積極參與國內外機器人賽事，不斷取得優(yōu)異成績，這對提升院校知名度，具有重要意義。
（三）提升學生就業(yè)競爭力。
隨著產業(yè)的升級，就業(yè)競爭在不斷加劇，企業(yè)更需要動手強，具備專業(yè)知識過硬的.中高端人才。目前適合企業(yè)的專業(yè)人才缺口相當大，造成這種原因的本質是學校教育過多地注重了知識的傳授，而忽略了創(chuàng)新技能、動手能力和工程實踐能力的培養(yǎng)。學生通過參與機器人實驗室的學習和工作，能增強就業(yè)競爭力，畢業(yè)后能夠廣泛適用于機電一體化、電氣工程、自動化工程等方向的就業(yè)需求，更好的適應社會對人才的需求，做到學有所用，學所必用。
三、機器人創(chuàng)新性教學平臺的總體規(guī)劃建設
（一）硬件平臺的建設
建設機器人創(chuàng)新性教學平臺需結合本校的實際情況。由于高端機器人經費投入較大，受益人群較小，因此采取對中低端機器人的投入為主，高端為輔的發(fā)展策略。
低端機器人采用自制設備的方式，采用AVR單片機為控制平臺，小型直流伺服電機為動力源，加裝多種傳感器，自行設計電路板，制作小型機器人。通過調動師資力量，開發(fā)出基本的控制程序庫，程序開源，并設計多種軟件接口，方便學生調用學習。該種機器人造價低廉，成本為千元以下，能夠配置2個班的數量，滿足人數較多的教學要求。
中端為進階版本，采用ARM或DSP處理器作為控制核心，采用高精度數字舵機，構建小型雙足人形機器人或多足機器人。既可以選購零組件自由搭配的產品，如BIOLOID的專家版機器人，也可以使用學校的車床和銑床自行加工通用型的構件，學生能用這些構件搭配出不同造型，風格各異的機器人。
高端機器人技術含量較高，造價昂貴。一般針對具體比賽，如中型組足球機器人，機器魚競賽平臺等。大部分兄弟院校都是采用購買的形式，主要研究軟件開發(fā)、算法的改進，如圖象處理等。這些機器人較適合高年級及其研究生以上使用，受眾小，不適合大規(guī)模推廣，但少量的購置對提高院校的科研能力有所幫助。
（二）課程設置與實施方法。
以機器人創(chuàng)新性教學平臺為載體，針對不同專業(yè)，不同學習階段和層次的學生特點及專業(yè)教學的需求，組織師資力量，編寫出具有專業(yè)特色，從入門到進階的教材，并提供創(chuàng)新性的教學、工程訓練和實驗平臺。
機器人的硬件兩大構成要素是機械部件和電氣電子部件。機器人硬件的基本結構由機械系統(tǒng)構成，操作和運動由電氣電子部件控制。機械部件主要包括減速機構、移動機構、連桿機構、凸輪機構、鏈傳動機構和同步帶傳動等。電氣電子部件包括伺服電機、電源模塊、計算機、微處理機、嵌入式系統(tǒng)、傳感器和控制電路等。采用機器人模型作為創(chuàng)新性實踐教學平臺，是因為機器人堪稱機械設計、電子工程、工業(yè)自動化及自動控制等專業(yè)課程實踐的最佳載體，可以在實驗過程中，對機械加工、機械傳動、氣動技術、電子電路和軟件編程等相關知識有更深刻的理解。[2]而軟件則主要涉及計算機和應用數學專業(yè)，含括了圖象處理、語音識別、神經網絡、模式匹配、專家系統(tǒng)、智能路徑算法等方面。
因此在課程設置與實施上，一是可以結合學科的特點進行設置，發(fā)揮學科特色。
例如：機電學生能夠結合數控加工課程，設計與加工機器人零件，進行安裝、調試及運動控制；自動化專業(yè)的學生可以結合嵌入式課程的學習，對電機驅動進行PID閉環(huán)控制等課程設計；計算機等相關專業(yè)的學生結合圖象處理課程，開設機器人視覺識別等進階課程。
二是開展綜合性的創(chuàng)新實驗，鼓勵學生利用學科交叉的知識，打破孤立的知識體系，不同專業(yè)學生組成團隊，進行多學科綜合性的創(chuàng)新性設計和驗證。
四、機器人創(chuàng)新性教學平臺的應用
經過一段時間的機器人創(chuàng)新性教學平臺的實踐中，我們發(fā)現，在進行創(chuàng)新思維訓練時，大多數學生對于機械創(chuàng)新和機器人創(chuàng)新興趣濃厚，但對于其中涉及到的機 電一體化的、智能化的、對控制技術要求較高的知識，就會覺得不知道從何下手，甚至失去信心。
【機器人工程專業(yè)實習報告】相關文章：
大學專業(yè)介紹：地質工程07-25
2023年高考熱門專業(yè)：車輛工程專業(yè)10-30
通信工程專業(yè)就業(yè)方向07-27
食品科學與工程專業(yè)解析11-03
大學通信工程專業(yè)排名04-02
軟件工程專業(yè)高校排名04-02
工程管理專業(yè)本科排名04-14
全國通信工程專業(yè)排名10-20
全球軟件工程專業(yè)排名03-30