水下机器人智能控制技术研究综述
【摘要】水下机器人的运动控制是当今世界水下机器人研究领域的一个研究热点，目前主要采用的智能控制方法有：模糊控制、神经网络控制、专家控制、自适应控制、PID调节器、滑模控制等。本文比较全面地查阅了水下机器人运动控制理论相关的文献，阐述了几种主要控制方法的基本原理，给出了控制器结构的设计方法，对水下机器人运行控制方法的选取、控制器的设计具有较好的参考意义。
【关键词】水下机器人；控制技术；神经网络控制；模糊控制；自适应控制
1.引言
水下机器人的运动控制是其完成特定任务的前提和保障，是水下机器人关键技术之一。随着水下机器人应用范围的扩大，对其自主性，运动控制的精度和稳定性的要求都随之增加，如何提高其运动控制性能就成了研究的一个重要课题。导致AUV难于控制的主要因素包括：①水下机器人高度的非线性和时变的水动力学性能；②负载的变化引起重心和浮心的改变；③附加质量较大，运动惯性较大，不能产生急剧的运动变化；④难于获得精确的水动力系数；⑤海流的干扰。这些因素使得AUV的动力学模型难以准确，而且具有强耦合和非线性的特点[1]。目前已被采用的控制方法有：模糊控制、神经网络控制、专家控制、PID控制、自适应控制、S面控制等[2]。
2.模糊控制
模糊控制是一种仿人的智能控制方式，它模仿和升华了人的控制经验与策略并将其体现在控制器中[3]。模糊控制器不依赖于被控制对象的精确数学模型，易于对不确定性系统进行控制，模糊控制器抗干扰能力强，响应速度快，并对系统参数的变化有较强的鲁棒性，模糊控制的实质是将基于专家知识的控制策略转换为自动控制策略。它所依据的原理是模糊蕴涵概念和复合推理规则。通常它以被控对象输出变量的偏差和偏差的变化率作为输入变量，而把被控量定为模糊控制器的输出变量，反映输入输出语言变量与语言控制规则的模糊定量关系及其算法结构[4]。实际应用中把采集到的控制信息经语言控制规则进行模糊推理和模糊决策，求得控制量的模糊集合，再经模糊判决得出输出控制的精确量，作用于被控对象，使被控过程达到预期的控制效果。模糊控制器一般由模糊化接口、知识库、模糊推理机、解模糊接口四个部分组成。如图1所示：
2.1 模糊自适应PID控制
PID控制算法中的比例控制动态响应迅速，不能消除静态误差。积分控制可以消除稳态误差，动态响应速度慢。如果在PID控制系统中加入模糊控制器，组成模糊PID控制，模糊PID控制系统是把PID控制和模糊控制的优点结合起来。既能有很快的响应速度，又能保证很好的稳态。模糊PID控制是首先将工
智能控制在汽车上应用的进展综述 一、简介 1.1汽车智能化综述 从上个世纪的末期，全球的汽车以汽车的电动化、智能化、网联化为主题进入一个重大的历史时期。到本世纪初，随着ICT技术的发展，汽车的智能化和网联化系统随之诞生，由此产生了一种新型的交通系统。 “智能汽车”是在普通汽车的基础上增加了先进的传感器、控制器、执行器等装置，通过车载传感系统和信息终端实现与人、车、路等的智能信息交换，使汽车具备智能的环境感知能力，能够自动分析汽车行驶的安全及危险状态，并使汽车按照人的意愿到达目的地，最终实现替代人来操作的目的。 从汽车自身的智能化来讲，我们现在处于这种汽车的一种智能化的初级阶段，即智能驾驶辅助这个阶段，其终极目标就是无人驾驶。另外从智能汽车发展模式来讲是两种模式，一种是依靠自身车载传感决策和控制系统，来实现自动驾驶。另外一种是通过协同的方式，借助通信的技术，利用车联网和物联网的整合，来实现它的整个一种智能化的驾驶。 总之，汽车的智能化可以归结为两轴或者两个发展，一个是纵轴，就是由现在的部分功能的替代到以后完全的无人化驾驶，另外一个就是自身的提升，单车的智能化并不能解决交通的问题，所以必须通过网联化把汽车和交通系统，交通所有参与者在一个平台上一个系统下进行完全的可控可调，这样才能彻底地改变交通社会现在面临的诸如安全、拥堵、节能的问题。所以未来期望或者目标的实现是一个智能网联的汽车。 智能汽车它会带来对我们社会产业带来什么样的变化？首先我们关注的是安全，通过汽
车的智能化、网联化，交通事故可以降低到目前的1%。现在每年因为交通事故死亡人数大概130万，也就是说在不远的将来也许二十年三十年以后，全球交通事故死亡率会低于1万甚至更低，未来接近的目标是零死亡零事故。第二，对于交通拥堵、油耗，对于整个经济，还有对于人的生活方式的影响都有非常高的期待。 1.2国内外汽车智能化研究现状 就汽车智能化发展而言，从美国来讲，从本世纪初他们对于智能汽车提出了一个定义，把它分为五个等级，第一个等级就是没有智能化，第二个等级是具有特殊功能的一些驾驶辅助，第三个等级是一个部分的自动驾驶，然后是高度自动驾驶到完全自动驾驶，以及无人驾驶这样五个等级，它设计的目标是到2025年能够实现完全智能驾驶。所以基于此，美国专门成立了交通变革研究中心，另外其交通部将推动汽车智能化网联化的发展作为一个国家战略，在。对于欧盟来讲，它制定了详细的发展路径图，就是从当下现有的驾驶辅助到2030年实现无人驾驶，或者能够产生无人驾驶的这种技术和产品，这是它的愿景。从日本来讲，不光从车，还从车和路两端来进行协调的发展，日本这一个计划详细地定义了从汽车、道路到各种法规协调发展的一个庞大的技术。 发展汽车智能化一个强劲的动力是标准，汽车这个技术持续的迭代是依托于标准的，一个是排放的法规，一个是碰撞的法规，现在主动安全或智能安全的一些项目，已经纳入了汽车的法规评定体系DSRC里，这是对于技术持续进步的一个强大的推进力。 从欧美整个发展情况比较来看各有特色，美国主打推动IT企业，并在该领域独领风骚，另外它在程序还有法规方面也是领先一步，从日本来讲，它的信息化体系是全球做得最为完备的，它现在有一个VICS，交通系统信息，现在整个汽车是8千多万辆，有4千万辆已经入网，对于大数据信息化它有很强的一些设备支持。另外以丰田、日产这些汽车企业主导智
工业机器人研究综述 ） 摘要：介绍了工业机器人的三个组成部分——主体，控制系统，驱动系统。探讨了目前工业机器人技术的驱动系统，并且分析了工业机器人控制策略的种类 以及目前工业机器人控制系统的特点。同时，基于工业机器人的三个组成部分，提出了工业机器人的技术发展展望，最后总结了目前工业机器人技术的发展。 关键词：工业机器人控制系统驱动系统 Review of industrial robots Abstract:Three components of industrial robots - body, control systems and drive systems are introduced. Explores the current industrial robot technology drive system,and analyzed the type of industrial robot control strategies and the current industrial robot control system characteristics.At the same time, Based on the three components of industrial robots, Proposed Technical Development Prospect of industrial robots, and finally summarizes the current industrial robot technology. 1、工业机器人体系结构 工业机器人一般由主体、控制系统和驱动系统三个部分构成，如图1.1所示。 主体即工业机器人的执行机构，包括手部、腕部和臂部，有的机器人甚至还有
陕西省宝鸡市九年级上学期物理期中调研测试试卷 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、单选题 (共8题；共16分) 1. （2分）(2019·佛山模拟) 对一些生活常识的认知是科学素养的重要方面下列对一些科学量的估测中，比较贴近事实的是（） A . 一位中学生受到的重力约50牛 B . 食用油的密度约0.9千克/米3 C . 一间教室的体积约200米3 D . 中学生正常步行的速度约10米/秒 2. （2分）(2019·青浦模拟) 下列可以用来鉴别物质的物理量是（） A . 体积 B . 质量 C . 重力 D . 密度 3. （2分） (2019八下·厦门期末) 如图所示，均为底部相通的容器，内装有同种液体，当静止时液面位置正确的是（） A . B . C . D .
4. （2分） (2020八下·四川期中) 如图所示的四幅图中，属于减小压强的是（） A . 月球车装有宽大的车轮 B . 盲道上有凸起 C . 注射器的针头很尖 D . 鳄鱼锋利的牙齿 5. （2分） (2020九上·重庆开学考) 同一长方体分别按如图所示两种方式置于两盆液体中静止，则下列说法正确的是（） A . 长方体上下表面第一次受到的压力差较大 B . 长方体上下表面第一次受到的压强差较大 C . 长方体上下表面两次受到的压强差相等 D . 长方体上下表面两次受到的压力差相等 6. （2分）将电流表直接接到直流电源的两极上产生的后果是（） A . 电源和电流表都可能被烧坏 B . 电源易被烧坏，电流表不易烧坏
C . 电流表易被烧坏，电源不易被烧坏 D . 电源和电流表都一定不会被烧坏 7. （2分）(2020·章丘模拟) 我国载人潜水器蛟龙号下潜深度成功突破7000m，若它继续下潜，在此过程中（） A . 所受浮力变大，压强变大 B . 所受浮力变大，压强变小 C . 所受浮力不变，压强不变 D . 所受浮力不变，压强变大 8. （2分）(2020·襄阳) 如图所示，甲、乙两个实心正方体物块放置在水平地面上，甲的边长大于乙的边长。甲对地面的压强为p1 ，乙对地面的压强为p2 ，下列判断正确的是（） A . 若甲、乙密度相等，将甲放到乙上，乙对地面的压强有可能变为p1 B . 若甲、乙密度相等，将乙放到甲上，甲对地面的压强有可能变为p2 C . 若甲、乙质量相等，将甲放到乙上，乙对地面的压强有可能变为p1 D . 若甲、乙质量相等，将乙放到甲上，甲对地面的压强有可能变为p2 二、填空题 (共9题；共10分) 9. （1分） (2017九上·简阳期中) 如图所示，在电路中要使电灯L1和L2并联，应闭合开关________．为了防止电路出现短路，不能同时闭合开关________． 10. （2分） (2017八下·厦门期中) 首次测定大气压值的实验是________实验，如果管内含有小气泡，则水银柱竖直高度将________ 76 cm（选填“等于”、“大于”或“小于”）。 11. （1分） (2019八上·康巴什新月考) 把一铁块浸没在盛满酒精的烧杯中，从杯中溢出8g的酒精；则铁块的体积是________cm3 ，，现把它浸没在盛满水的烧杯中，则从杯中溢出的水是________ g（铁的密度为7.9×10 kg/m3 ，酒精的密度为0.8×103 kg/m3 ，水的密度为1×103kg/m3）。 12. （1分）(2016·益阳) 跳远运动员快速助跑后，飞身一跃，利用自身的________，在空中继续前进以提高成绩，运动员最终落回地面，是受到________力的作用． 13. （1分） (2018八下·中江期中) 有一木块，当它浮在水面时，露出水面的体积与浸入水中的体积之比为
智能控制综述 摘要：本文首先介绍了智能控制的发展和智能控制系统的结构和特点以及与传统控制的关系。然后，综述几种智能控制研究的主要内容。 关键词：智能控制、自动控制、研究内容 1、智能控制的发展 任何一种科学技术的发展都由当时人们的生产发展需求和知识水平所决定和限制，控制科学也不例外。1948年，美国著名的控制论创始人维纳（N.Wiener）在它的著作《控制论》中首次将动物与机器相联系。1954年钱学森博士在《工程控制论》中系统的阐明了控制论对航空航天和电子通讯等领域的意义及影响，1965年傅京孙（K.S.Fu）教授首先把人工智能的启发式推理规则用于学习控制系统，又于1971论述了人工智能与自动控制的交集关系，成为国际公认的智能控制的先行者和奠基人[1]。 20世纪60年代，随着航海技术，空间技术的发展，控制领域面临着人们对其性能要求愈来愈高和被控对象的复杂性和不确定性，被控对象的复杂性和不确定性主要表现在被控对象的非线性和不确定性，以及分散的传感元件与执行元件，复杂的信息网络和庞大的数据量。而传统控制在解决这些问题时存在三方面的问题：一、由于传统控制理论是建立在以微积分为工具的精确模型上，所以无法对高度复杂和不确定的被控对象进行描述；二、传统控制理论中的自适应控制和Robust控制虽可克服系统中所包含的的不确定性，达到优化控制的目的，但这些方法只适用于缓慢变化的情况。三、传统控制系统输入较单一，而面对海量信息（视觉的、听觉的、触觉的等）的复杂环境，智能控制应运而生。 智能控制是对传统控制的补充和发展，是自动控制发展的高级阶段，而传统控制是智能控制产生的基础。 国内对智能控制的研究今年来也十分活跃。从八十年代人工智能与系统科学相结合到863计划的实施，智能控制在我国的发展已有稳固的基础。 2、智能控制结构与特点 智能控制是自动控制发展的高级阶段，是人工智能、控制论、系统论、信息论、仿生学、和计算机等多种学科的高度结合，是一门新兴的边缘交叉学科。它不仅包含了自动控制、人工智能、系统理论和计算机科学，而且还涉及到生物学，正在成为自动化领域中最兴旺和发展最迅速的一个分支学科[2]。 （1）智能控制具有明显的跨学科、多元结构特点。至今，智能控制方面的专家已提出二元结构、三元结构、四元结构等三种结构，它们可分别以交集的形式表示如下： IC=AI∩AC (1) IC=AI∩CT∩OR (2) IC=AI∩CT∩ST∩OR (3) 上式中，各子集的含义为 AI——人工智能；AC——自动控制；CT——控制论； OR——运筹学；ST——系统论；IC——智能控制。 智能控制的二元交集结构、三元交集结构和四元交集结构分别由傅京孙、萨克迪斯（G.N.Saridis）和蔡自兴于1971,1977和1986年提出的[3]，以上的交集表达式也可表示成如下图1、2、3的形式：
燕山大学 本科毕业设计（论文）文献综述 课题名称：顺序动作机械手 学院 （系）： 机械工程学院年级专 业： 机电控制 学生姓 名： 杨忠合 指导教 师： 郑晓军 完成日 期： 2014.03.25
一、课题国内外现状 目前国内机械于主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。所以，在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。 国外机械手在机械制造行业中应用较多，发展也很快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。目前世界高端工业机械手均有高精化，高速化，多轴化，轻量化的发展趋势。定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到3M/S，量新产品达到6轴，负载2KG 的产品系统总重已突破100KG。更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。同时，随着机械手的小型化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，而向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展。 二、研究主要成果 机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。 搬运机械手仿真设计和制作，机械手的机械结构主要包括由两个电磁阀控制的气缸来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作，两个
摘要：在此我综述智能控制技术的现状及发展,首先简述智能控制的性能特点及主要方法;然后介绍智能控制在各行各业中的应用现状;接着论述智能控制的发展。智能控制技术的主要方法，介绍了智能控制在各行各业中的应用。随着信息技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，这对自动控制技术提出犷新的挑战，促进了智能理论在控制技术中的应用，以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。 关键词：智能控制应用自动化 浅谈智能控制技术现状及发展 在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。对许多复杂的系统，难以建立有效的数学模型和用常规的控制理论去进行定量计算和分析，而必须采用定量方法与定性方法相结合的控制方式。定量方法与定性方法相结合的目的是，要由机器用类似于人的智慧和经验来引导求解过程。因此，在研究和设计智能系统时，主要注意力不放在数学公式的表达、计算和处理方面，而是放在对任务和现实模型的描述、符号和环境的识别以及知识库和推理机的开发上，即智能控制的关键问题不是设计常规控制器，而是研制智能机器的模型。此外，智能控制的核心在高层控制，即组织控制。高层控制是对实际环境或过程进行组织、决策和规划，以实现问题求解。为了完成这些任务，需要采用符号信息处理、启发式程序设计、知识表示、自动推理和决策等有关技术。这些问题求解过程与人脑的思维过程有一定的相似性，即具有一定程度的“智能”。 一、智能控制的性能特点及主要方法 1.1根据智能控制的基本控制对象的开放性，复杂性，不确定性的特点，一个理想的智能控制系统具有如下性能： （1）系统对一个未知环境提供的信息进行识别、记忆、学习，并利用 积累的经验进一步改善自身性能的能力，即在经历某种变化后，变化后的
连续机器人的研究现状与展望 摘要：本文首先针对连续机器人的研究价值进行了阐述，接着从驱动方式、支撑结构和运动能力三个方面归纳了连续体操作单元的设计特点，然后总结了连续机器人的应用现状以及存在的问题，最后，从建模与控制理论、自主化运动以及信息融合技术三个方面对连续体机器人的未来研究的研究工作进行了展望。 1.引言 传统机器人通常由少数连杆和驱动关节串联而成，尽管这些机器人被证明对许多任务非常有效，但它们并非没有限制，主要表现在缺乏可操作性与总体自由度低两个方面。在作业空间狭窄或工作空间存在众多非结构化障碍物时，传统的由刚性构件组成的机器人难以灵活运作，该类应用领域己成为机械手臂发展的一个技术瓶颈，迫切需要研究新型的机械手臂的运动机理和操作方式用于该问题。 与传统的工业机器人相比，连续体机器人的机械部件不包含刚性连杆和可识别的旋转关节，能够依靠连续弯曲的核心结构或骨架使机器人主体弯曲成光滑连续曲线。连续机器人的设计灵感来自天然动物的柔顺运动，如象鼻[1]、章鱼臂[2]和舌头[3]等，其优异的柔顺性和灵活性使之在杂乱或非结构化的环境中也能成功完成任务。连续体机器人对工作空间狭小的环境和非结构化的现实环境具有独特的适应能力，除了末端可以安装执行器完成操作外，机器人本体也可以作为执行器完成抓取动作，并且其尺寸可做到比传统机器人更小，是对传统关节式机器人应用场景的良好补充。 2. 研究现状 基于动物柔顺器官的仿生设计，连续机器人不存在明显的关节，但通常是由单一操作单元或多段操作单元串联而成的，其操作单元按不同的分类方式可以归纳如下： 2.1按驱动方式分类 连续体机器人根据机械驱动方法和位置的不同，可以大致分为“内部驱动方式”、“外部驱动方式”和“混合驱动方式”。内部驱动方式的驱动器位于机构表层或者内部，对机器人直接驱动，常见的有气压和液压驱动；外部驱动方式是将驱动器置于机器人本体之外，通过拉丝等方式进行驱动，，有利于小型化的发展，是目前常见的设计方式；混合驱动方式为内部驱动与外部驱动的组合如图1所示。 2.2按支撑结构分类 为了保持整个机器人的整体形状并实现机器人的弯转，连续体机器人通常采用如下三种支撑形式：（1）流体支撑。向连续体机器人密封内腔注入一定压力的流体可以起到支撑与驱动的双重作用。（2）表面层支撑。在机器人圆柱形内表面或外表面通常覆盖弹性树脂层、硅胶层或其他具有一定弯曲刚度的弹性层来实现支撑作用。（3）轴心支撑。在机器人轴心固结弹性复合材料，例如弹簧、柔性管类和万向节支架等。对于不同的支撑方式，同样可以组合应用，如图2展示的是表层支撑和轴心支撑的混合应用形式。 2.3按运动能力分类 根据连续体机器人的运动能力，可以将其分为3种类型：（1）单自由度型。此类型操作单元主要实现单一指定平面内的弯曲运动，多节该类“仿生柔性手指”
力学计算题 一、浮力及相关力学综合 1、将一重为1.5 N、底面积为20 cm2的溢水杯放在水平桌面上，向杯内装入重2.5 N的水，水面恰好到达溢水口，将一物块轻轻放入杯内，静止时如图所示，在此过程中溢出40 cm3的水.求：(g取10 N/kg) (1)物块未放入之前溢水杯对桌面的压强是多大？ (2)物块受到的浮力及物块的重力各是多少？ (3)当用一细铁丝将物块完全压入水中时，又排出10 cm3的水，物块的体积是多大？物块 的密度是多少？ 2、2017年4月11日上午，“雪龙号”极地考察船按计划完成中国第33次南极考察保障工作，顺利停靠位于上海的极地考察国内基地码头，为其第20次征战南极画上了圆满的句号.如图所示，“雪龙号”总长167.0 m，满载吃水深度为9.0 m，满载排水量21 000 t.求： (1)“雪龙号”满载时船底受到海水的压强是多少？(海水密度为1.03×103 kg/m3) (2)满载的“雪龙号”受到的浮力是多少？ (3)已知“雪龙号”在1 m厚冰层海域破冰航速为 1 m/s，前行时所受的阻力为1.5×107N，则“雪龙号”在1 m厚冰层海域破冰前行10 min，克服阻力所做的功是多少？ 3、如图所示为某公共卫生间的冲水装置原理图.浮子A是边长为20 cm的正方体，盖片B的质量为1 kg，表面积为100 cm2，厚度不计，连接A、B的杆长为20 cm，体积和质量都不计.当供水管流进水箱的水刚好浸没浮子A时，盖片B被拉开，水通过排水管实现自动冲洗(水的密度为1×103 kg/m3，g取10 N/kg)，求： (1)当水箱的水变深时，水箱底部受到的水压强(选填“增大”“减小”或“不变”). (2)当水箱的水只有20 cm深时，水箱底部受到水的压强为多少？当水箱的水刚好浸没浮子A，盖片B将被拉开时，水对盖片B的压力是多少？ (3)浮子A的密度是多少？
四足步行机器人文献综述 移动机器人按移动方式大体分为两大类；一是由现代车辆技术延伸进展成轮式移动机 器人（包括履带式）；二是基于仿生技术的运动仿生气器人。运动仿生气器人按移动方式分 为足式移动、蠕动、蛇行、游动及扑翼飞行等形式,其中足式机器人是研究最多的一类运动 仿生气器人。 自然环境中有约50％的地势，轮式或履带式车辆到达不了，而这些地点如森林，草地 湿地，山林地等地域中拥有庞大的资源，要探测和利用且要尽可能少的破坏环境，足式机器 人以其固有的移动优势成为野外探测工作的首选，另外，如海底和极地的科学考察和探究， 足式机器人也具有明显的优势，因而足式机器人的研究得到世界各国的广泛重视。现研制成 功的足式机器人有1足，2足，4足，6足，8足等系列，大于8足的研究专门少。曾长期作为人类要紧交通工具的马，牛，驴，骆驼等四足动物因其优越的野外行走能 力和负载能力自然是人们研究足式机器人的重点仿生对象。因而四足机器人在足式机器人中 占有专门大的比例。长期从事足式机器人研究的日本东京工业大学的広濑茂男等学者认为：从 稳固性和操纵难易程度及制造成本等方面综合考虑，四足机是最佳的足式机器人形式[1]，四 足机器人的研究深具社会意义和有用价值。
四足机器人的研究可分为早期探究和现代自主机器人研究两个 时期。中国古代的“木牛流马”以及国外十九世纪由Rygg 设计的“机械马”，是人类对足式行走行机器的早期探究。而Muybridge 在1899 年用连续摄影的方法研究动物的行走步态，则是人们研究足式机器人的开端。20世纪60年代，机器人进入了以机械和液压操纵实现运动的进展时期。美国学者Shigley（1960）和Baldwin（1966）都使用凸轮连杆机构设计了机动的步行车[2]。这一时期的研究成果最具代表性的是美国的Mosher于19 68 年设计的四足车“Walking Truck”[3]（图1）。 80年代，随着运算机技术和机器人操纵技术的广泛研究和应用，真正进入了具有自主行为的现代足式机器人的广泛研究时期。 2、现代自主机器人的研究状况 以微型运算机技术广泛应用为标志的现代四足机器人的研究和应用受到世界广泛的关 注。现代四足机器人研究最系统和取得研究成果最多的是日本东京工业大学的広濑茂男等领 导的広癞·福田机器人研究室（HIROSE·FUKUSHIMA ROBTICS L AB），该实验室从80年代 开始四足机的研究，连续研究20多年，共试制成功3个系列、12款四足机器人。发表有关研 究论文172篇[4]。其它如美国的 MIT,卡耐基梅隆大学，加拿大，德国，法国，新加坡，韩国 等国家均有四足机器人样机研制成功。国内也进行了四足机器人的基础研究和试验研究，如 吉林工业大学，北京航空航天大学、上海交通大学，哈尔滨工业大学，中国科技大学等单位。 表1列出了国内外要紧从事研究四足机的单位和其研制的典型样机型。
煤矿救援机器人研究现状及关键技术 1、煤矿救援机器人工作环境 煤矿救援机器人工作的环境，往往是结构化地形环境和非结构化地形环境的综合。 （1）井下巷道的布局、轨道、水沟、人行道、管道和电缆等的铺设以及各种设备的布置都是根据矿井实际需要，按照国家或行业标准建造，这些都属于结构化地形。 （2）井下主要有火灾、水灾、顶板事故、瓦斯事故和煤尘事故五大灾害。瓦斯爆炸是煤矿最严重的灾害事故，爆炸产生的高温高压使附近的气体产生巨大的冲击波，造成井下设施的破坏。冲击波扬起的煤尘参与爆炸，产生更大的破坏力，引发顶板冒落、煤壁片帮以及设备翻倒等事故。这种地形是复杂的非结构化地形。 2、国内外研究现状 （1）国外研究现状 1998年Sandia智能系统机器人研究中心研制了“RATLER机器人”，该机器人采用无线控制，利用自身携带的摄像头,可以识别煤矿的入口，同时传回有用的周围环境信息。 图1 RATLER机器人 卡内基梅隆大学研制了Groundhog四轮驱动机器人，用于检测矿井有害气体浓度和对井下巷道进行三维成像，通过电缆将测得数据传到地面指挥人员。但在首次试验时，机器人进入到距离矿井口30米处，因计算机进水，而被迫中止。
图2 Groundhog侦查机器人 图3为2006年美国东部西弗吉尼亚州阿普舒尔县萨戈（Sago）煤矿发生矿难运用的机器人。2007年8月美国Utah州发生煤矿事故，救援人员派出了University of South Florida研制的图4所示救援机器人，但因机器人中途行进过程中陷入泥潭而受阻。 图3 美国救援机器人图4南佛罗里达救援机器人Gemini Scout是美国职业安全与健康中心资助圣帝亚国家实验室研制的一款矿井救灾机器人，如下图所示。它为履带式双节机器人，长1.2m，宽0.7m，在身体上方有一个高出机体的摄像机桅杆，其上安装了一个能透过烟雾和尘埃的红外摄像头，配置了有毒气体传感器和爆炸气体传感器。由一个灵活的关节连接身体的两节，使它能够通过复杂的地形和狭窄的角落。采用遥控方式，由于无线控制容易受到井下环境的干扰，它同时以光纤通信装置为备用，以保障通信畅通。它能够先于搜救人员进入危险的环境，为救援提前感知现场情况，当它寻找到伤员时，能够引导伤员到安全的环境，提供氧气、水、药品等必需品，它还能改装成能将伤员搬动或拖到安全地点的救援机器人。
网络高等教育 本科生毕业论文（设计）需要完整版请点击屏幕右上的“文档贡献者” 题目：智能控制技术综述
20世纪20年代,在建立了以频域法为主的经典控制理论的基础上,智能控制技术逐步发展。随着信息技术的进步,许多新方法和新技术进入工程化、产品化阶段。这对自动控制理论技术提出了新的挑战,促进了智能理论在控制技术中的应用。在智能控制技术比较的基础上,较详细地阐述了智能控制技术主要方式的特点及优化算法,并举例说明。智能控制技术将不断地发展和充实。 关键词：自动化；智能控制；应用
摘要............................................................. I 1 绪论.. (1) 1.1 智能控制技术简介 (1) 1.2 智能控制技术研究的领域及应用 (1) 1.2.1模糊逻辑控制 (1) 1.2.2神经网络控制 (1) 1.3 智能控制技术的应用现状 (1) 1.4 本论文的主要工作 (1) 2 智能控制理论概述 (2) 2.1 智能控制的基本概念 (2) 2.2 智能控制技术的主要方法 (2) 2.2.1 模糊控制 (2) 2.2.2 专家控制 (2) 2.2.3 神经网络控制 (3) 2.2.4 集成智能控制 (3) 2.3 智能控制技术常用的优化算法 (3) 2.3.1 遗传算法 (3) 2.3.2 蚁群算法 (3) 3 模糊控制及其应用 (4) 3.1 模糊控制理论提出 (4) 3.1.1 模糊控制理论的概念 (4) 3.1.2 模糊控制理论与传统控制相比的优势 (4) 3.2 模糊控制理论在制冷领域的应用情况 (4) 3.3 模糊控制理论在磨煤机控制系统领域的应用情况 (4) 4 神经网络控制及其应用 (5) 4.1 神经网络控制理论提出 (5) 4.1.1 神经网络控制理论的概念 (5) 4.1.2 神经网络控制理论与传统控制相比的优势 (5)
文献综述 摘要目前有关并联机器人精度方面的研究工作还比较薄弱,为采取有效措施提高并联机构的精度,通过对3-RRR并联机器人机构的分析,针对传统D-H参数法的局限性,采用微分理论,建立了该并联机器人机构的精度模型,通过计算机仿真,针对单条支链多个结构参数误差,比较全面的分析了结构参数对输出位姿误差以及位姿变化对机器人机构精度的影响。分析结果为:机构中所有结构误差随着X轴正向增大而单调增大;运动支链在关节转角处的误差单调上升的比其他结构快。为该机器人机构实际误差补偿与控制提供了理论依据。 关键词3-RRR 并联机器人精度 一、发展趋势 由于20世纪70年代机电一体化技术的不断发展和广泛应用，使传统意义上的机器和机构的概念已有很大的发展。“现代机械”概念的形成成为机构学发展的一个新的里程碑，可以毫不夸张地说，现代机构学正在逐步形成。机构学中不断新内容、新方法、新理论正有待于我们去研究。现代机构的类型综合和设计方法将会不断展开，逐步深入。将机构扩大为驱动元件与机构的集合将会大大有利于机构的创新和机构运动控制的研究和应用。对驱动元件进行可编程控制即可实现复杂多变的输出运动，使原来“刚性化”的输出发展成“柔性化”输出，从而使机构有了质的变化，有利于设计现代机械。现代机构已经在实际中得到应用，但对它的类型综合、运动学、动力学的研究才刚刚起步，有待深入。可以预期，现代机构学将会深入研究和广泛应用。机械系统的动力特性及动态稳定性将提高，现代机械向高速、高精度、高可控方向发展，通过机械系统的动力学建模及解法的研究、动力分析和综合的研究，它将大大提高现代机械的设计水平的工作性能。 二、并联机器人构型设计准则 1、在进行机构形式设计时，除了要满足规定的运动形式、运动规律或运动轨迹外，还应该 遵循下面几项准则： （1）机构的运动链要尽可能的短。完成同样的动作要求，应该优先选用机构构件数和运动副数少的机构，以简化其结构从而减轻重量、降低成本、减少由于零件的制造误差而形成的运动链的积累误差，运动链短有利于提高机构的刚度，减少振动。 （2）在运动副的选择上，优先选用低副。低副机构的运动元素加工方便，容易保证配合的精度以及有较高的承载能力。 （3）适当选用原动机，使机构有好的动力学性能。 2、并联机器人的尺度设计原则 以往，我们在设计阶段为了确定机器人操作手机构的尺寸和确定机器人操作手在工作空间内部的位置和姿态时多数是靠经验和直觉。现在，为了开发出高精度、高速度和高效率的并联机器人，我们在机构的综合设计时要考虑到它的工作空间的体积和形状、奇异位形、输出的各向同性等条件。但是，在全局最优的机构尺度综合设计中，顾全到上述的所有条件是十分困难的。国内外的学者提出了许多机构综合的标准，以便在满足指定的设计指标下，机
前言 本部分的第4、5、6、9章为强制性，其余为推荐性。 GAX X《消防机器人》目前拟分为9个部分： 一一第1部分：消防机器人通用技术条件； 一一第2部分：消防灭火机器人： 一一第3部分：消防侦察机器人； 一一第4部分：消防排烟机器人； 一一第5部分：消防救援机器人； 一一第6部分：消防洗消机器人； 一一第7部分：消防照明机器人； 一一第8部分：防暴机器人； 一一第9部分：排爆机器人： 本部分为GAXX的第1部分。 根据国内目前消防机器人的生产、使用情况以及今后较长时期内我国消防机器人的发展规划，编制了本部分标准。本部分标准首次发布。 本部分由中华人民共和国公安部提出。 本部分由全国消防标准化技术委员会第四分技术委员会(SAC／TCll3／SC4)归口。 本部分负责起草单位：公安部上海消防研究所。 本部分主要起草人
消防机器人通用技术条件 General specification for fire robot GAXX.－XXXX 1 范围 本标准规定了消防机器人的术语、分类、型号编制、功能、性能要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存等。 本标准适用于在陆地上行走的各类消防机器人，不适用于在空中或水面、水下等执行消防作业的其它特种机器人。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文 件，其最新版本适用于本标准。 GB／T 156—2007 标准电压 GB／T 191—2008 包装储运图示标志 GB／T 699—1999 优质碳素结构钢 GB／T 1173—1995 铸造铝合金 GB／T 1176—1987 铸造铜合金技术条件 GB／T 1348—1988 球墨铸铁件 GB／T 3766—2001 液压系统通用技术条件 GB 3836.1—2000 爆炸性气体环境用电器设备第一部分：通用要求 GB 4208—2007 外壳防护等级(1P代码) GB／T 4237—2007 不锈钢热轧钢板和钢带 GB 5083—1999 生产设备安全卫生设计总则 GB／T 7251.8—2005 低压成套开关设备和控制设备智能型成套设备通用技术要求 GB 7258—2004 机动车运行安全技术条件 GB／T 7932—2003 气动系统通用技术条件 GB／T 9439—1998 灰铸铁件 GB 12325—2003 电能质量供电电压允许偏差 GB 14097—1999 中小功率柴油机噪声限值 GB 15540—2006 陆地移动通信设备电磁兼容技术要求和测量方法 GB 17478—2004 低压直流电源设备的性能特性 GB 18296—2001 汽车燃油箱安全性能要求和试验方法 GB 20891—2007 非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国I、II阶段) GB 50171—1992 电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范GB 50257—1996 电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范 GB／T 13384—1992 机电产品包装通用技术条件 JB／T 9773.2—1999 柴油机起动性能试验方法 3 术语 下列术语适用于本标准： 3.1消防机器人fire robot
机器人技术发展综述 摘要：机器人是一种由主体结构、控制器、指挥系统和监测传感器组成的，能够模拟人的某些行为、能够自行控制、能够重复编程、能在二维空间内完成一定工作的机电一体化的生产设备。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术.是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域.也是一个国家工业自动化水平的重要标志。针对20世纪国内外机器人技术的发展历程和21世纪知识经济的兴起，对21世纪机器人技术的发展趋势作了预测。 关键词：机器人技术机器人分类发展趋势智能化 一、机器人的发展历程： 第一次工业革命以来，随着各种自动机器、动力机械的问世，制造机器人开始由梦想转入现实，许多机械式控制的机器人，主要是各种箱巧的机器人玩具和工艺品应运而生。1768—1774年间，瑞士钟表匠德罗斯父子，设计制造了三个像其人一样大小的写字偶人、绘图偶人和弹风琴偶人。它们是由凸轮控制和弹箕驱动的自动机器，至今还作为国宝保存在瑞士纳切特尔市艺术和历史博物馆内。1893年，加拿大人摩尔设计制造了以蒸汽为动力的能行走的机器偶人“安德罗丁”。这些事例标志着人类对于制造机器人从梦想到现实这一漫长道路上前进了一大步。 1958年，美国联合控制公司的研究人员研制出第一台机器人原型。1959年，美国的UNIMATION公司推出了第一台工业机器人。随着工业自动化技术和传感技术的不断发展，工业机器人在上世纪60年代进入了成氏期，并逐渐被应用于喷涂和焊接作业当中，开始向实用化的方向迈进。 随着工业自动化技术和传感技术的不断发展，工业机器人在上世纪60年代进入了成长期，并逐渐被应用于喷涂和焊接作业当中，开始向实用化的方向迈进。到了上世纪70年代，工业机器人已经实现了实用化，当时的日本根据自身实际情
消防机器人在火灾和应急救援中的应用 作者：安全文化网文章来源：安全文化网点击数：1753 更新时间：2009-5-26 随着社会经济的迅猛发展，尤其是最近几年，江苏无锡地区大量高层建筑、地下建筑和大型石化企业不断涌现，由于这些建筑和企业生产的特殊性，导致化学危险品和放射性物质泄漏以及燃烧、爆炸、坍塌的事故隐患增加，事故发生的概率也相应提高。一旦发生灾害事故，消防员面对高温、黑暗、有毒和浓烟等危害环境时，若没有相应的设备贸然冲进现场，不仅不能完成任务，还会徒增人员伤亡，这方面公安消防部队已历经诸多血的教训。尤其是当新消防法出台后，抢险救援已成为公安消防部队的法定任务，面对新时期面临的新情况新任务，也为了更好地解决前述难题，消防机器人的配备显得日益重要。 一、消防机器人概况 （一）机器人的定义。自机器人诞生的那天起，关于其定义的问题一直争吵不休，原因在于其随着社会的进步而不断更新扩展新的功能，且更涉及到人类的问题，因此对其定义一直模糊。1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。”我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。 （二）消防机机器人发展历史。机器人自60年代初问世以来，经历40余年的发展，己取得长足进步，社会各行各业皆可见其身影。从1986年日本东京消防厅首次在灭火中采用了“彩虹5号”机器人后，消防机器人就逐渐在灭火救灾领域得到广泛的应用，消防机器人技术也得到快速的发展。截至目前，消防机器人已经稳步向第三代高端智能机器人前进。 （三）消防机器人应用背景。 据最新数据，无锡市高层建筑（在建不计）高达百米以上就有28栋，共有5162家化工企业，另有蠡湖、惠山等隧道，地下广场建筑以较多，此外，还将开建环城地铁。由此可见，消防部队将面对的火灾和应急救援的形势相当复杂。尤其是在高温、有毒、易燃易爆等复杂环境中，为切实增强消防部队扑救大火的能力，也为更好地保护广大官兵的生命安全，配备消防机器人已势在必行。消防机器人作为特种机器人的一种，在灭火和抢险救援中愈加发挥举足轻重的作用。各种大型石油化工企业、隧道、地铁等不断增多，油品燃气、毒气泄漏爆炸、隧道、地铁坍塌等灾害隐患不断增加。此类灾害具有突发性强、处置过程复杂、危害巨大、防治困难等特点，已成顽疾。消防机器人能代替消防救援人员进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险灾害事故现场进行数据采集、处理、反馈，有效地解决消防人员在上述场所面临的人身安全、数据信息采集不足等问题。现场指挥人员可以根据其反馈结果，及时对灾
智能机器人简介 土木建筑学院工程管理1002班蔡建森 201048150224 智能机器人之所以叫智能机器人，这是因为它有相当发达的“大脑”。在脑中起作用的是中央计算机，这种计算机跟操作它的人有直接的联系。最主要的是，这样的计算机可以进行按目的安排的动作。正因为这样，我们才说这种机器人才是真正的机器人，尽管它们的外表可能有所不同。 基本解释 我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人，它给人的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的“活物”。其实，这个自控“活物”的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂。智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉，或称自整步电动机，它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。我们称这种机器人为自控机器人，以便使它同前面谈到的机器人区分开来。它是控制论产生的结果，控制论主张这样的事实：生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的。正像一个智能机器人制造者所说的，机器人是一种系统的功能描述，这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到，现在它们已经成了我们自己能够制造的东西了。智能机器人能够理解人类语言，用人类语言同操作者对话，在它自身的“意识”中单独形成了一种使它得以“生存”的外界环境——实际情况的详尽模式。它能分析出现的情况，能调整自己的动作以达到操作者所提出的全部要求，能拟定所希望的动作，并在信息不充分的情况下和环境迅速变化的条件下完成这些动作。当然，要它和我们人类思维一模一样，这是不可能办到的。不过，仍然有人试图建立计算机能够
智能机器人拉车 理解的某种“微观世界”。比如维诺格勒在麻省理工学院人工智能实验室里制作的机器人。这个机器试图完全学会玩积木：积木的排列、移动和几何图案结构，达到一个小孩子的程度。这个机器人能独自行走和拿起一定的物品，能“看到”东西并分析看到的东西，能服从指令并用人类语言回答问题。更重要的是它具有“理解”能力。为此，有人曾经在一次人工智能学术会议上说过，不到十年，我们把电子计算机的智力提高了10倍；如维诺格勒所指出的，计算机具有明显的人工智能成分。 按功能分类 综述 可分为一般机器人和智能机器人。一般机器人是指不具有智能，只具有一般编程能力和操作功能的机器人。到目前为止，在世界范围内还没有一个统一的智能机器人定义。大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素：一是感觉要素，用来认识周围环境状态；二是运动要素，对外界做出反应性动作；三是思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。感觉要素包括能感知视觉、接近、距离等的非接触型传感器和能感知力、压觉、触觉等的接触型传感器。这些要素实质上就是相当于人的眼、鼻、耳等五官，它们的功能可以利用诸如摄像机、图像传感器、超声波传成器、激光器、导电橡胶、压电元件、气动元件、行程开关等机电元器件来实现。对运动要素来说，智能机
工业机器人 一、技术概述 工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。 机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，从某种意义上说它是机器的进化过程产物，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 二、现状及国内外发展趋势 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： 1．工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修） 2．机械结构向模块化、可重构化发展。 3．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化。 4．机器人中的传感器作用日益重要。焊接机器人应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制。 5．虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制。 6．当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。7．机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。 我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模化设计，积极推进产业化进程。 我国的智能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人，6000米水下无缆机器人的成果居世界领先水平，但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智