第一篇：機器人導論論文

關于智能機器人的學習報告

姓名：XXX

學號：XXXXXXXXXXXX

專業：自動化

班級：2012-4

【摘要】人類社會發展至今，經歷了蒸汽機，電氣，信息3大工業革命，這三次巨大的變革徹底改變了人類社會的發展與進程。而如今，機器人技術的發展可以視為第四次工業革命。從世界上第一個機器人誕生到現在，機器人技術經歷了一個長期而緩慢的發展過程。隨著計算機技術、微電子技術、網絡技術等一系列相關的飛速發展，機器人技術也得到了長足的發展。不僅工業機器人水平不斷提高，各種用于非制造業的先進機器人系統也有了很大的進展。機器人技術代表了機電一體化技術的最高研究成果，涉及機械工程、電子技術、計算機技術、自動控制理論及人工智能等多門學科，是當代科學技術發展最活躍的領域之一。機器人的研究、制造和應用程度，在一定程度上代表了一個國家或公司科技水平和經濟實力。目前，國際上各大公司都在競相研制各類先進機器人，以向世人展示其強大的工業實力。

【關鍵字】分類 結構 硬件組成 研究熱點 發展趨勢

一、機器人分類

機器人按其智能程度可分為一般機器人和智能機器人。

一般機器人是指不具有智能，只具有一般編程能力和操作功能的機器人。到目前為止，在世界范圍內還沒有一個統一的智能機器人定義。大多數專家認為智能機器人至少要具備以下三個要素：一是感覺要素，用來認識周圍環境狀態；二是運 動要素，對外界做出反應性動作；三是思考要素，根據感覺要素所得到的信息，思考采用什么樣的動作。感覺要素包括能感知視覺、接近、距離的非接觸型傳感器和 能感知力、壓覺、觸覺的接觸型傳感器。這些要素實質上就相當于人的眼、鼻、耳等五官，它們的功能可以利用諸如攝像機、圖像傳感器、超聲波傳感器、激光器、導電橡膠、壓電元件、氣動元件、行程開關等機電元器件來實現。對運動要素來說，智能機器人需要有一個無軌道型移動機構，以適應諸如平地、臺階、墻壁、樓 梯、坡道等不同的地理環境。它們的功能可以借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動機構來完成。在運動過程中要對移動機構進行實時控制，這種控制不僅要包 括位置控制，而且還要有力度控制、位置與力度混合控制及伸縮率控制等。智能機器人的思考要素是三個要素中的關鍵，也是應賦予機器人的必備要素。思考要素包 括判斷、邏輯分析、理解等方面的智力活動。這些智力活動實質上是一個信息處理過程，而計算機則是完成這個處理過程的主要手段。

智能機器人根據智能程度的不同又可分為三種：

(1)傳感型機器人——具有利用傳感信息(包括視覺、聽覺、觸覺、接近覺、力覺和紅外、超聲及激光等)進行傳感信息處理及實現控制與操作的能力。

(2)交互型機器人——機器人通過計算機系統與操作員或程序員進行人-機對話，實現對機器人的控制與操作。

(3)自主型機器人——在設計制作之后，機器人無需人的干預，能夠在各種環境下自動完成各項擬人任務。智能機器人的研究從20世紀60年代初開始。經過幾十年的發展，目前，基于感覺控制的智能機器人(又稱第二代機器人)已達到實際應用階段；基于知識控制的智能機器人(又稱自主機器人或下一代機器人)也取得較大進展，已研制出多種樣機。

二、機器人的結構組成

機器人一般由執行機構、驅動裝置、檢測裝置和控制系統和復雜機械五大部分組成。具體如下：

執行機構——即機器人本體，其機械臂部分一般采用空間開鏈連桿機構，其中的運動副（轉動副或移動副）稱為關節，關節個數通常等于機器人的自由度大小。出于仿生學擬人化的考慮，常將機器人本體的有關部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部（夾持器或末端執行器）和行走部（對于移動機器人）等。

驅動裝置——驅使執行機構運動的機構，按照控制系統發出的指令信號，借助于動力元件使機器人進行一系列動作。它的輸入值是電信號，輸出值是線位移量和角位移量。機器人使用的驅動裝置大部分是電力驅動裝置，當然也有采用液壓、氣動等進行驅動的機器人。

檢測裝置——其作用是在機器人運行實時檢測機器人的運動及工作情況，根據實際需要反饋給控制系統，與設定信息進行比較后，對執行機構發出調整指令，以保證機器人的動作按照預定的要求進行。

控制系統——根據進行方式分類有兩種。一種被稱為集中式控制，即機器人的全部控制交由一臺計算機完成。另一種是分散（級）式控制，即采用多臺計算機來分擔機器人不同部分的控制。而根據作業任務要求的不同，機器人的控制方式又可分為點位控制、連續軌跡控制和力（力矩）控制等。

目前來講，機器人在工業應用最為廣泛（約占70％到80％），而工業機器人中應用最廣的是機械臂，目前一般機械臂的自由度數不超過6個，而有的時候工廠為了降低制造成本，在滿足一般生產要求動作的情況下，反而適當地減少l到2個自由度以使效率最大化。從技術觀點出發，把機器人手臂的6個自由度分成兩部分，即臂部確保3個自由度，腕部為l到3個自由度，這樣的分配方法，符合臂部3個自由度決定它在空間的位置，腕部3個自由度決定它的姿態的技術要求。

機器人臂部的3個自由度可以由移動副和轉動副以不同形式的組合而成，而這種組合形式不僅決定了機器人手臂的運動坐標形式，同時也決定了機器人手臂在空間運動范圍內的不同的形狀。各種坐標形式不同的臂部運動，即運動范圍分為以下四種：直角坐標型、圓柱坐標型、極坐標和關節型。

三、機器人的硬件組成

機器人系統具有3個基本部件：機械手、控制器及動力源。在某些機器人系統中可以看到第4個部件，端部執行件，有關這些部件將在下面小節描述。這些微信息處理器不是8位、16位就是32位的信息處理器。這種功能使控制器的運行具有非常好的柔性。

控制器可通過通訊線路發出電子信號，發出能與機械手各軸線進行溝通的電信號，機器人機械手與控制器之間這種雙向交流可使系統的位置及運行維持在不斷修正及更新得狀態下，控制器還可以控制安裝在機器人手腕端部的任意工具。

控制器還有與工廠中不同計算機開展交流的任務，這個通訊網絡可使機器人成為計算機輔助制造（CAM）系統的一部分。

根據上述基本定義，機器人是一臺可再編程序的多功能機械手。所以，控制器必須包含某種形式的記憶存儲器，以微信息處理器為基礎的系統常與固態記憶裝置連同運行。這些記憶裝置可以是磁泡、隨機存取記憶裝置、軟塑料磁盤或磁帶。每種記憶存儲裝置均可存儲編程信息以便以后回憶使用。

動力源是向控制器及機械手供給動力得裝置，有兩類動力供給機器人系統。一類動力是供控制器運行的交流點動力，另一類被用于驅動機械手各軸。例如，若機器人的機械手由液壓或氣壓裝置控制，則控制信號被發送到這些裝置才能使機器人運動。

每個機器人系統均需要動力來驅動機械手，這種動力既可由液壓動力源、氣壓動力源，也可以由電力動力源提供，這些動力源是機器人工作單元總的部件及設備中的一部分。

當液壓動力源與及機器人機械手底座相連接，液壓源產生液壓流體，這些流體輸送到機械手各控制元件，于是，使軸繞機器人底座旋轉。

壓力空氣被輸送到機械手，使軸沿軌道作直線運動，也可將這種氣動源連接到鉆床，它可為鉆頭的旋轉提供動力。一般情況下，可從工廠得供給站獲取氣動源并做調整，然后將它輸入機器人機械手的軸。

電動機可以是交流式的，也可以是直流式的。控制器發出的脈沖信號被發送到機械手得電機。這些脈沖為電機提供必要的指令信息以使機械手在機器人底座上旋轉。

用于機械手軸的三種動力系統任一種均需要使用反饋監督系統，這種系統會不斷地將每個軸位置數據反饋給控制器。

每種機器人系統不僅需要動力來開動機械手的軸，還需要動力來驅動控制器，這種動力可由制造環境的動力源提供。

在大部分機器人應用的場合見到的端部執行件均是機械手手腕法蘭相連接的一個裝置，端部執行件可應用于生產領域中許多不同場合，例如，它可用于撿起零件，用于焊接，或用于噴漆，端部執行件為機器人系統提供了機器人運行時必須的柔性。

通常所設計得端部執行件可滿足機器人用戶的需要。這些部件可由機器人制造商或機器人系統的物主制造。

端部執行件事機器人系統中唯一可將一種工作變成另一種工作的部件，例如，即日起可與噴水割機相連，它在汽車生產線上被用于切割板邊。也可要求機器人將零件安放到磁盤中，在這簡單的過程中，改變了機器人端部執行件，該機器人就可以用于其它應用場合，端部執行件得變更以及機器人的再編程序可使該系統具有很高的柔性。機器人技術最經常使用的傳感器分為接觸式的與非接觸式的。接觸式傳感器可以進一步分為觸覺傳感器、力和扭矩傳感器。觸覺或接觸傳感器可以測出受動器端與其他物體間的實際接觸，微型開關就是一個簡單的觸覺傳感器，當機器人得受動氣端與其他物體接觸時，傳感器是機器人停止工作，避免物體間的碰撞，告訴機器人已到達目標；或者在檢測時用來測量物體尺寸。力和扭矩傳感器位于機器人得抓手與手腕的最后一個關節之間，或者放在機械手得承載部件上，測量反力與力矩。力和扭矩傳感器有壓電傳感器和裝在柔性部件上的應變儀等。

非接觸傳感器包括接近傳感器、視覺傳感器、聲敏元件及范圍探測器等。接近傳感器和標示傳感器附近的物體。例如，可以用渦流傳感器精確地保持與鋼板之間的固定的距離。最簡單的機器人接近傳感器包括一個發光二極管發射機和一個光敏二極管接收器，接收反射面移近時的反射光線，這種傳感器的主要缺點是移近物對光線的反射率會影響接收信號。其他得接近傳感器使用的是與電容和電感相關的原理。

傳感器有靜態探測與閉環探測兩種使用方法。當機器人系統的探測和操作動作交替進行時，通常就要使用傳感器，也就是說探測時機器人不操作，操作時與傳感器無關，這種方法被稱為靜態探測，使用這種方法，視覺傳感器先尋找被捕捉物體的位置與方向，然后機器人徑直朝那個地點移動。

相反，閉式探測的機器人在操作運動中，始終受傳感器的控制，多數視覺傳感器都采用閉環模式，它們隨時監測機器人的實際位置與理想位置間的偏差，并驅動機器人修正這一偏差。在閉環探測中，即使物體在運動，例如在傳送帶上，機器人也能抓住它并把它送到預定位置。

為使機器人完成各種任務和動作所執行的各種控制手段。作為計算機系統中的關鍵技術，計算機控制技術包括范圍十分廣泛，從機器人智能、任務描述到運動控制和伺服控制等技術。既包括實現控制所需的各種硬件系統，又包括各種軟件系統。最早的機器人采用順序控制方式，隨著計算機的發展，機器人采用計算機系統來綜合實現機電裝置的功能，并采用示教再現的控制方式。隨著信息技術和控制技術的發展，以及機器人應用范圍的擴大，機器人控制技術正朝著智能化的方向發展，出現了離線編程、任務級語言、多傳感器信息融合、智能行為控制等新技術。多種技術的發展將促進智能機器人的實現。

四、機器人的研究熱點和發展趨勢

機器人技術雖然已經取得了很大的發展，但是在很多方面還是有待完善。目前機器人技術的研究方向有如下幾類：

機器人機構技術——目前研究重點是機器人新的結構、功能及可實現性，其目的是使機器功能更強、柔性更大、滿足不同目的的需求，同時研究機器人一些新的設計方法，探索新的高強度輕質材料，進一步提高負載自重比，并且機器人機構向著模塊化、可重構方向發展。

機器人控制技術——目前重點研究開放式、模塊化控制系統，努力使人機界面更加友好，使機器人操作系統具有良好的語言及圖形編輯界面，同時機器人的控制器的標準化和網絡化以及基于PC機網絡式控制器也成為研究熱點。

數字伺服驅動技術——目前正研究利用計算機技術，探索高效的控制驅動算法，提高系統的響應速度和控制精度。同時利用現場總線（FILDBUS）技術，實現分布式控制。

多傳感系統技術——目前研究熱點集中在有效可行的（特別是在非線性及非平穩非正態分布的情形下）多傳感器融合算法，以及解決傳感系統的實用化問題。

機器人應用技術——機器人應用技術主要包括機器人工作環境的優化設計和智能作業。優化設計主要利用各種先進的計算機手段，實現設計的動態分析和仿真，提高設計效率和優化；智能作業則是利用傳感器技術和控制方法，實現機器人作業的高度柔性和對環境的適應性，同時降低操作人員參與的復雜性。目前用于實踐的機器人作業主要靠人的參與實現示教，缺乏自我學習和自我完善的能力。這方面的研究工作剛剛開始。

機器人網絡化技術——網絡化使機器人由獨立的系統向群體系統發展，使遠距離操作監控、維護及遙控腦型工廠成為可能，這是機器人技術發展的一個里程碑。目前，機器人僅僅實現了簡單的網絡通訊和控制，網絡化機器人是目前機器人研究中的熱點之一。

機器人靈巧化和智能化發展——機器人結構越來越靈巧，控制系統愈來愈小，其智能也越來越高，并正朝著一體化方向發展。

參考文獻：

[1]2009-2011中國工業機器人發展趨勢與前景分析報告 [2] 韓建海《工業機器人》 [3] 郭紹義《機械工程概論》

[4] 李允明《國外仿人機器人發展概況》

第二篇：機器人導論(感想)（范文）

至誠

至堅

博學

篤行

機器人導論

論文題目: 我眼里的機器人

姓名:朱咸剛

學號：Z01114065

我眼里的機器人

--------朱咸剛

（Z01114065）

一直以來都對機器人都是有著極其強烈的興趣的，覺得能讓一個沒有生命的東西做到人能做到的事情是很神奇的。終于，大二的這個學期后期，“機器人導論”這門課讓我第一次更加直觀的見識到了什么是機器人，第一次讓我感覺到機器人離我并不是那么遙不可及。

雖然說，這門課只是僅僅開了三節課，但其中所讓我們見識到的卻是遠遠超于三節課所教的。老師通過她對于個人機器人的獨特見解，再結合自己在制作機器人的獨有的經歷，很生動的詮釋了一個機器人的產生是有著很多的辛酸和淚水的，并不是我們想的那么簡單的。的確，那么一個神奇的東西，又怎么會簡單呢？聽著老師說著制作機器人的過程中的復雜程度，我想我們僅僅靠想象是沒法體會其中的真實得。但是我們的興趣在此過程中也越發的強烈了，也只有如此有挑戰的東西，才能激起我們內心強大的學習欲望，時刻的內心有個聲音在吶喊著：我要做出一個機器人。

這是怎么樣的一份榮耀啊。

下面，我就結合上課老師說的，和自己平時所了解到的，簡單的說一下，我眼里的機器人。

機器人是自動控制機器的俗稱，自動控制機器包括一切模擬人類行為或思想與模擬其他生物的機械（如機器狗，機器貓等）。狹義上對機器人的定義還有很多分類法及爭議，有些電腦程序甚至也被稱作機器人。在當代工業中，機器人指能自動執行任務的人造機器裝置，用以取代或者協助人類工作。理想中的高模擬機器人是高級整合控制論、機械電子、計算機與人類智慧、材料學和仿生學的產物，目前科學界正在向此方向研究開發。有關機器人的話題，我們更多的實在科幻作品里有過了解。

或許你覺得科幻作品中出現的高端機器人也只能存在于人們的幻想中，可我覺得不一定，人類對機器人需求呈現越來越多的趨勢，例如人們要求生產工業型機器人、軍事型機器人、生活型機器人、醫療型機器人等。由于機器人的發展涉及到機械、電子、控制、計算機、人工智能、傳感器、通訊與網絡等多個學科和領域，是多種高新技術發展成果的綜合集成，故而機器人的不斷發展必然會對科技提出越來越高的要求，因此對有關機器人的科技也就要求日益精進了。當然，信息技術無疑是其中比較重要乃至不可或缺的一部分。因為隨著機器人技術的不斷發展，必然會逐漸向以人為中心的個人化方向發展，并將服務于人類生活的各個領域，因而必然會對機器人的網絡化和智能化提出更高的要求，而這些就必然會要求信息技術得到更好的發展以滿足人類的要求。

隨著高新技術的發展，各種類型的軍用機器人已經大量涌現，一些技術發達的國家相繼研制了智能程度高、動作靈活、應用廣泛的軍用機器人。目前軍用機器人主要是作為作戰武器和保障武器使用。在惡劣的環境下，機器人的承受能力大大超過載人系統，并且能完成許多載人系統無法完成的工作，如運輸機器人可以在核化條件下工作，也可以在炮火下及時進行戰場救護。在地面上，機器人為聯合國維和部隊排除爆炸物、掃除地雷；在波黑戰場上，無人機大顯身手；在海洋中，機器人幫助人清除水雷、探索海底秘密；在宇宙空間，機器人成了火星考察的明星。現在世界上正在研制或已投入使用的軍用機器入主要有以下幾種。本次軍事機器人介紹周將每周介紹一種軍用機器人。歡迎觀注。2004年10月26日 第一天 地面機器人 地面軍用機器人主要分為智能機器人和遙控機器人。按其功能可分為：排雷(彈)機器人、偵察機器人、保安機器人，甚至還研制有地面微型軍用機器人。

全自主機器人美國于1984年開始研制第一臺地面自主車輛，可以在人不干預的情況下自己在道路上行駛。992年美國研制出時速75公里的自主車。目前仍有許多技術難題未解決。但地面自主車的研制大大推動了遙控機器人的發展。

排雷(彈)機器人使用排雷機器人不僅可以加快掃雷破障的速度，而且還大大降低了人員的傷亡。如美國研制的“交通警察”戰場機器人，它安裝了多種傳感器，可用于探測建筑物、掩體、隧道等處的地雷；“蜜蜂”式控雷器則具有較快的飛行速度，可以迅速而準確地發現地雷的位置，并通過自身攜帶的炸藥對地雷進行引爆。在1982年爆發的馬島戰爭中，英國海軍就曾用法國研制的的機器人，清除阿根廷布設的水雷。而英國陸軍的排彈機器人在拆除恐怖分子放的各種類型的炸彈工作中屢建奇功，備受歡迎。

偵察機器人高技術條件下的戰場環境更加復雜，使用機器人不僅可以進入難以涉足的惡劣環境中偵察，而且一旦機器人不幸被“俘”，則可以通過預先設置的程序自動引爆“以身殉職”。美國海軍陸戰隊的GSR偵察機器人是由M114裝甲人員輸送車改裝的，上面裝有15臺微處理器、衛星導航接收機、聲學臨近傳感器、激光測距機、磁羅盤和一臺高分辨率的攝像機等。攝像機裝在一個由計算機控制的平臺上。如果沒有外部導航，該車可以自主地跟蹤其它車輛越過障礙物。

由于工業機器人具有一定的通用性和適應性，能適應多品種中、小批量的生產，70年代起，常與數字控制機床結合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統的組成部分。

同時在我看來，機器人的出現并高速發展是社會和經濟發展的必然，是為了提高社會的生產水平和人類的生活質量。機器人可以為人類提供更多的勞動力，人們可以讓機器人做那些人們做不了、不愿做或做不好的事，例如，人們可以讓機器人做火山探險、空間探索等人類難以完成的工作，也可以讓機器人做噴漆、重物搬運等對人體有害的工作，也可以讓機器人那些單調枯燥的重復性勞作等。

機器人發展到現在，已經出現或者人們想象的機器人越來越多，例如，護士機器人、腦外科機器人、消防機器人、導游機器人、水下探索機器人、農林業機器人、軍用機器人、娛樂機器人等，可以說隨著機器人的不斷發展，機器人將會逐漸向人類社會走近并將影響著人類社會的各行各業的發展乃至影響到人類生活的方方面。

借助人類為機器人建立的信息平臺，機器人的發展有著極好的前景，隨著機器人的發展，人們可以借助機器人讓人類社會的生產力提高到一個更高的水平，那將會更好地促進人類社會的發展。當然，就目前乃至以后很長地一段時間來說，機器人不會創造，這或許是社會發展的局限性，因而那些創造性的發展還是要依靠人類整體，可以說離開了人類，社會的發展將會停滯不前。由此可見，機器人充其量只能輔助人類，而并不能主導社會的發展，這也是人類不允許發生的。可以說，人類才是社會的永遠的主導力量，機器人只能是人類的附屬。

不過，在人類不斷地讓機器人更加智能化，自然不能抹滅會出現像《機械公敵》中桑尼一樣的具有獨立的行為和思考能力的機器人的可能性。隨著人類為機器人不斷創造更佳的程序，我相信是會出現智慧程序的，甚至會讓機器人能夠像人類一樣具有獨立行為和思考的能力。真到了那個時候，阿西莫夫提出的“機器人三定律”也許也不管用了。不過，那時人類應該具有了控制這些機器人的方法，因為沒有人會想被自己創造的機器人反制。

相信隨著機器人技術的發展，人類利用機器人的領域會越來越廣泛，而機器人也會變得與人類社會息息相關，因為他們的出現大大提高了社會生產力，推動了產業的發展，而且可以為人類做很多有益的事，是現今人類社會發展必不可少的推動力。

最后，感謝老師帶領我們揭開機器人神秘的面紗，讓我們進一步了解和學習到機器人的相關知識，開拓我們的視野，使我們受益匪淺。謝謝您！

第三篇：材料導論論文

年級：2012

專業：軟件工程

姓名：董斐

學號：***1

金屬陶瓷高分子材料的特點與應用

人類的生活與生存都離不開各種各樣的材料。人類根據材料的種類，將人類漫長的歷史分為了三大時代：石器時代,青銅時代，和鐵器時代。可見不同的材料的出現，推動了歷史的發展，為人類的進步發揮了巨大的作用！

一．首先是金屬材料。金屬材料不是最早被人類使用的，但卻是應用最廣泛的一種材料。金屬的種類很多，可以說每一種金屬都有各自獨特的性質。生活中最常見的金屬要數鐵了，而鋼是鐵和碳的合金。純凈的鐵即鐵的單質在生活中不常見，因為，純凈的鐵容易氧化，而且很脆。鋼鐵具有耐變形、強度高、耐磨性好、硬度高、價格低、壽命長等特點。因此鋼鐵被廣泛的應用于生活的各個方面。例如：建筑、交通、電器等等。但是鋼鐵同樣具有一些缺點：易生銹、密度高、怕潮濕腐蝕等。為了解決這些問題，我們可以對其進行電鍍、噴涂、發黑、發藍等處理。

鋁材同樣也是一種常見的金屬材料。鋁材通常是以率膽汁為主要原料，同時添加增加強度、硬度、耐磨度等性能金屬元素。如碳、鎂、硅、硫等，組成多種合金。鋁材具有不生銹、設計變化快、模具成本低等特點。鋁材不易生銹主要與鋁的性質有關，鋁在空氣中容易被氧化，而氧化形成的氧化鋁覆蓋在了鋁的表面，形成了一層致密的氧化鋁薄膜。這層薄膜阻止了內層的鋁被氧化。鋁材可以制成鋁合金門窗，一些高檔的汽車架構也是由鋁合金制成的。比如勞斯萊斯的車身全部由鋁合金制成，不僅節省了重量，還增強了強度。

日常生活中常見的金屬還有鎂、銅、金、銀、汞等。其中鎂合金具有高強度和剛度，有良好的鑄造性和減震性能，質量性。鎂合金常被應用于汽車行業，一些重要的汽車零部件常由鎂制造。如座椅骨架、儀表盤、轉向盤、變速器外殼等。有些高檔的跑車甚至用全鎂合金的車身，如布加迪威龍，他曾經以五百多公里的時速打破世界紀錄。銅主要應用于電子產業，它以其優良的導電性和價格低的特點成為導電材料的最佳選擇。金和銀因其性質穩定而且存量少外表亮麗，常被用來制作首飾，其實金和銀的導電性要強于銅的。汞的俗名為水銀，被用來制作溫度計，因為它在常溫下為液態，汞也是唯一一種常溫下為液態的金屬單質。

我們還經常聽說鈦、記憶性合金、稀有金屬等一些較為先進的金屬材料。鈦合金與鋁鎂合金相比，具有強度更高、抗腐蝕性能良好、抗疲勞性能良好、導熱性小、受熱不易變形等特點。因此鈦合金常被應用于航空航天領域。用作航天器發動機的葉片等。在醫學方面鈦合金可以制作成人造關節、骨架代替壞死的骨組織。形狀記憶性合金是一種能夠記憶原有形狀的金屬材料。是一種智能材料。當合金的溫度低于某一溫度，受到一定的有線強度的熱變形后，可由加熱的方式使其恢復到形變前的形狀。記憶性合金可以用來制作航天器巨大的天線，可以制作成眼鏡框等。稀土材料可以制作成超導體、高折射率的玻璃、電池電極、相片鏡片、催化劑氧化劑等。我國的稀土資源富饒，但是正在被盲目的開采，大量的稀土資源流向國外，稀土資源是我國寶貴的資源，我們應當更加重視它保護它！

二．陶瓷材料。陶瓷是陶器和瓷器的總稱。陶器和瓷器的特性存在一定的差異。陶器是在新石器時代（即公元8000~2000年）出現的，瓷器比陶器出現的晚。陶瓷是將粘土萃取后燒成的。700度左右燒成的即是陶器，1200度左右燒成的是瓷器。陶的密度較低，內部有孔，花盆即使一種陶器，由于它有孔可供空氣進入到土壤中，有利于植物的生長；而瓷器的密度較大，沒有孔，因此它完全不吸水，而且耐高溫腐蝕，家里的碗就是瓷器。

我們生活中常見的陶瓷一般是普通的陶瓷。它的脆性、均勻性、可靠性、韌性、強度上都有一定的缺陷。人們采用高純度人工合成的原料利用精密控制燒結成的特種陶瓷，具有特殊的性能，能夠適應各種各樣的需要。特種陶瓷具有特殊的力學、光、電、聲、磁等性能。特種陶瓷是工程材料中剛度最好、硬度最高的材料。其抗壓強度較高，抗拉強度較低，塑性和韌性很差。再熱性能方面，特種陶瓷在高溫下化學性能良好，導熱性相對于金屬材料較低。當溫度發生變化時，陶瓷的形變很小。電性能方面，大多數陶瓷是具有良好的絕緣性的。鐵電陶瓷可以在外電場的作用下改變形狀。有極少數的陶瓷具有半導體的性能，可以做整流器。同時某些陶瓷還具有獨特的光學性能，比如透明陶瓷。

利用陶瓷的力學性質，我們可以把陶瓷作為結構材料，做成切具切割金屬；利用特種陶瓷的熱性能，我盟將它做成隔熱層，能夠有效的保溫；利用陶瓷的絕緣性，我們將陶瓷做成電壓的絕緣器件，這一點應用極為常見。利用電陶瓷的特性，可以將其制作成電容、擴音機、電唱機、超聲波儀、聲納、醫療用聲譜儀等；利用陶瓷的光學性，可以將其制成固體激光器材料、光導纖維、光存儲器等。

還有一些特種陶瓷具有獨特的性質，可用作高溫軸承，在腐蝕介質中的密封環，電熱偶套管大型計算機記憶遠見等。

由于陶瓷的成本越來越低、來源廣泛、技術成熟，它有著廣泛的應用前景。三.高分子材料。高分子材料是指以高分子化合物為主要成分的材料，一般來講高分子化合物的分子質量應在10000以上。高分子材料的特性有：高分子材料的強度低，但是由于高分子材料密度很低，故其比強度較高；高分子的強性模量很低，但其具有很優秀的強性性能；高分子材料還具有粘彈性，高度耐磨性，高絕緣性，膨脹系數大，導熱性低，熱穩定性差化學穩定性高，易老化等特點。

隨著社會的發展高分子材料已經漸漸地開始通入我們的生活之中。通過對高分子材料的特殊處理和應用，高分子材料在我們的生活中發揮除了巨大的作用！可以說人類已經進入到了一個高分子時代！當我們環顧四周，發現我們的杯子是由高分子材料制成，桌子添加入了高分子材料使其變得更結實；書本的封面上覆蓋了一層高分子材料做成的薄膜，使其不易被污濁；手中的筆有高分子材料做成的筆桿；眼鏡片和框都是由高分子材料制作成的；再看看我們身上穿的衣服也是由高分子材料做成的。看來，高分子材料已經充滿了我們日常的生活。

不僅僅是日常中。再能也上，高分子材料被應用于種子處理：人們將高分子材料通過各種方法包裹在種子表面，改變種子外觀和形狀，便于機械播種。在環保方面，人們正在開發可降解的高分子材料。尤其是可生物降解的高分子材料，因為它的污染最小而且研發的方向較為廣泛。也許不久以后人們使用后的高分子材料可以直接埋掉，幾天后就會被微生物“吃掉”。

金屬、陶瓷、高分子材料已經深入融合到我們的生活當中。有時它們是單一出現，有時它們會有機的結合在一起。我想我們只有更加了解每一種材料的特性，才能更好地將它們應用到恰當的地方。人類仍為此而努力，相信會有更加豐富的材料被人類發現或創造出來，我們的生活也會因為這些材料變得更加美好！

第四篇：機器人設計論文

綠化植樹機器人設計

摘要：

這個機器人是針對大量綠色植樹而設計的，利用機械四足作為其活動方式，機器人通過視頻識別系統在有限范圍內對地形與植被作出判斷，然后通過自動行走系統移動到目標地點前面，再通過機械手取出攜帶的植物幼苗，通過這個可以360度旋轉的機械臂進行種植工作，機械臂可以進行種植、培土、等工作。種植完成后還將用一層可分解的塑料薄膜覆蓋植物幼苗，保證其在能夠自行成長前的安全。

關鍵詞：

綠化植樹、四足行走、山坡作業、視頻識別、機械臂操作

設計背景：

地球現在正面臨著綠色植被在不斷減少的危機，而人類也因為這樣要面對日益嚴峻的環境問題。大量植樹還原綠色植被是一個相當重要的手段來解決這個難題，但是依靠人力去做的話，效率始終不夠高。所以在這里我想設計一個專門用于大作業量的綠化植樹機器人。

設計思路：

這個機器人，是需要面對山坡這樣的陡峭地形的，由于特殊的使用環境，機器人的活動方式要求能夠靈活的應對顛簸不平的土地，機械四足需要能夠根據不同的地勢調整四足的高度，確保平穩的行走，這種活動方式才能使機器人輕松到達山崖大部分位置。移動起來必須十分的輕巧，以避免對其他植物的傷害。由于這個機器人對視頻識別有著較高的要求，所以必須在這方面有所突破，同時當發現有雜草或者有害植物的時候，還可以通過高溫蒸汽將其殺死，來保證種植的植物幼苗的生長。360度旋轉的機械臂可以保證種植過程的順利進行。

詳細具體設計方案：

一． 整體結構：

1.整個機器人分成上下兩大部分，上部分是機械手臂，主要實現機器人的整個種植操作，下部是機器人的機身和四足，包括：植物幼苗存放倉、紅外線距離測量儀、攝像頭、電腦處理系統。

2.機器人是通過電力驅動的，所以必須攜帶儲電池，也是安裝在機身。二． 中央處理系統：

機器人的機身將安裝一個中央處理系統，作為機器人的大腦，它主要調節機器人三大系統：機械四足行走系統、機器人視覺系統、機械臂控制系統。中央處理系統要接收和分析紅外線距離測量儀、攝像頭、機械臂傳感器等反饋信息，以及控制四足的行進系統、機械臂操作等。三． 機械四足行走系統： 1.機械四足的形狀：

一開始的時候，我曾經很困惑于如何把握行走穩定與行走速度之間的平衡，后來設想出仿人類四肢的關節加上圓形的腳盤這個方案，總體感覺可以滿足行走的需要。2.如何實現行進：

參考了機械小狗的設計，將機械四足連接在機器人的中央處理系統而成為一個整體，接受中央處理系統的控制。每次改變一個機械足的位置，實現整個機器人的行

走。

3.如何保持位置穩定：

在機器人機身安裝有3個紅外線距離探測器，當機器人識別到了目標之后，三個探測器同時從3個方向測量其與目標的實時距離，這樣就可以確定機器人和目標的相對三維位置。確定了相對位置之后，將數據傳送給中央處理系統。再次調節四足關節處的角度以及腳盤關節處的角度，讓機器人可以平穩的站立。四． 機器人視覺系統：

1.識別原理：

當機器從人移動到距離目標五米范圍內，就開始識別目標的過程了。負責識別目標地點的攝像頭就安裝在機身上。

識別的工作原理是根據環境顏色和形狀的不同作判斷，再通過視頻攝像和經過中央處理系統程序計算識別出來的。2.攝像頭要求：

由于工作需要，攝像頭的視角范圍必須足夠大。因此攝像頭的形狀設計為圓球形，好像眼球一樣可以轉動。

五． 機械臂夾持系統：

當目標已經識別出來之后就應該開始收集工作了。這個機器人的收集垃圾的工作是通過外夾式機械臂來完成的。1.手指類型：結合課堂知識，機械臂的手指類型選擇是由被握持物件的形狀、尺寸、重量、材質及表面狀態的不同而決定的。由于這個機器人針對的目標是裝有植物幼苗的器皿，因此機械手指的設計采用針對圓柱形物件的特殊中空手指，你也可以說沒有手指，可以直接將圓柱狀的幼苗器皿卡住，種入泥土中。另外內面將采用柔性材料鑲襯橡膠來增加摩擦力。

2.驅動裝置：采用直流伺服電機驅動機械臂的各個關節。3.除草系統：通過識別系統識別出雜草或者有害植物的時候，還可以通過手臂中的高溫蒸汽將其殺死，來保證種植的植物幼苗的生長。

六． 植物幼苗存放倉：

植物幼苗存放倉將安裝在機器人機身上部，以輕型塑料制作，為倉盒狀，可以有透明的材料遮擋惡劣的天氣環境。倉的下部安裝有平衡測試儀器，防止裝幼苗的時候由于重心變化而導致機身傾斜。七． 可能遇到的實際問題：

這只是一個機器人的理論設計而已，我也想到了一些實際上可能遇到的問題，比如：具體的行走效率有多高？遇到坡度太大的地形，如何保證安全的攀登上去？機器人是采用電力驅動的，但電池的體積和質量都不能太大，如何可以保證電力的持久供給？

簡易設計圖：

第五篇：智能機器人論文

湖南農業大學課程論文

學 院： 工學院 班 級：11級機械1班 姓 名： 曾強 學 號：201140614114 課程論文題目：未來智能機器人

課程名稱：MCS-51單片機原理、接口及應用 評閱成績： 評閱意見：

成績評定教師簽名：

日期： 2014年 5月 12日

未來智能機器人

摘要：機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規劃能力、動作能力和協同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器。近二十年中，因為電腦技術、電子產品及生物遺傳工程等技術的大踏步發展，“智能機械人”的研發熱潮已從專業人士的實驗室中走了出來，成為一種綜合科研能力的開發活動。

關鍵字:智能，CPU，擬人化，人性化

（一）機器人的結構組成及工作原理

機器人一般由執行機構、驅動裝置、檢測裝置和控制系統等組成。執行機構即機器人本體，其臂部一般采用空間開鏈連桿機構，其中的運動副（轉動副或移動副）常稱為關節，關節個數通常即為機器人的自由度數。

檢測裝置的作用是實時檢測機器人的運動及工作情況，根據需要反饋給控制系統，與設定信息進行比較后，對執行機構進行調整，以保證機器人的動作符合預定的要求。

控制系統有兩種方式。一種是集中式控制，即機器人的全部控制由一臺微型計算機完成。另一種是分散（級）式控制，即采用多臺微機來分擔機器人的控制。如當采用上、下兩級微機共同完成機器人的控制時，主機常用于負責系統的管理、通訊、運動學和動力學計算，并向下級微機發送指令信息；作為下級從機，各關節分別對應一個CPU，進行插補運算和伺服控制處理，實現給定的運動，并向主機反饋信息。

（二）機器人的未來發展

機器人的研究從一開始就是擬人化的，所以才有機械手、機械臂的開發與制作，也是為了以機械來代替人去做人力所無法完成的勞作或探險。但近十幾年來，機器人的開發不僅越來越優化，而且涵蓋了許多領域，應用的范疇十分廣闊。大而言之，用之于太空開發，月球車，深海探測器，海洋石油開采，航天飛機機械臂等，小至微型手術機械，生命監測儀等。軍事上的用途更是日新月異，從拆彈機器人、清除機器人到無人駕駛飛機、自動化戰車，有人甚至預測未來戰爭可能如星球大戰一樣，是機器人的戰爭。至于工業、農業、遺傳生物產業、醫學、文化產業、電訊業、能源開發，都將因機器人的大量登場而出現產業革命。英國電訊公司未來學部門研究員曾因準確預測手機短訊、垃圾郵件及網上搜尋引擎的出現而聞名，在最近公布的科技展望五十年的預測中，其中就有數條是關于機器人的。未來的機器人將會朝著三個方面發展：

一、與人類的生活更為密切地結合起來，以為人提供更多服務作為要素

二十年后，家中掃除、清潔的工作或老人的護理保健的工作可能全由機器人取代。美國舊金山的醫院已開始使用機器人為病人送藥、配藥的服務。美國的阿伊機器人公司的總裁接受媒體采訪時表示，該公司生產的家用大掃除機器人產品，2002年只有一百二十萬美元銷售額，到2012年已猛增50倍以上。還有，家居的全自動化，無需駕駛的自動汽車等等，實在無法一一計數或做出估計。

二、仿生性，生物性的大趨向

以趣味性、生物性來制造機器狗、貓、魚等動物。譬如日本三菱重工附屬公司Ryomei Engineering研制成功的金色機械魚“金魚虎”長1公尺，重25公斤，是一只不小的巨魚，能自動暢游于水中，可協助監察橋梁的保安和搜集魚汛的情況，監視河水污染等。索尼公司研制的Aibo機器狗會對主人聲音有情緒反應，已能夠模仿喜怒哀樂和恐懼等情緒，將來可出現代替真正導盲犬的機器狗。另外，電影《侏羅紀公園》的恐龍機器人等也是例子。這類仿生性機器人還被廣泛用于軍事上的偵察救險、情報傳送，甚至殺敵于無形的手段上去。美國夏威夷大學設有水下機器人研究中心，已具相當規模。今年八月初俄羅斯迷你潛艇在海底為漁網所纏，困于190米下的深海，就得助于英國的“天蝎”號救援艇之助而脫險的，“天蝎”號就是海底機器人。

三、最重要的發展是人性化

日本舉行的萬國博覽會，被稱為機器人的大集合之展覽會，有人甚至將之稱作“機器人萬國博覽會”，從中亦可看出日本的這一產業優勢及成果。在展場中，接待處、大會清掃工作、警備工作等，多以機器人的形式出現與取替。博覽會期間還舉辦多項人與機器人有關的活動，其中最引人注目的還是人工智能及人性化的機器人的表演，譬如接待處的一位女性機器人能聽、說六國語言，而且說話時眼、嘴皆會動，面部肌肉也有活動。造型奇特有趣的高爾夫球機器人“坎迪—5”，它內置整個高爾夫球場的3D地形和球會會員的資料，并設置有全球衛星定位系統，能作360度自如旋轉，它的系統將愈加精密，并更具人性化，科學家預計在2020年完成其全部制作時，它可充當球童并可從旁給予擊球建議。此外，尚有具“視覺”、“味覺”的機器人，它的紅外線測定可以對食物及飲品的成份、含量馬上做出判定，譬如將一只蘋果擺在其手臂前，可以打印出該只蘋果的糖份、維生素含量等。最引人注目的是機器人管樂隊的演奏，以機器人演奏真正的樂器，而且隊形不斷變換，演奏技術臻于上乘。東京大學于今年八月公布已開發出人的仿真性皮膚，可如人一樣感受冷熱、痛楚、溫度反應，甚至一些人的皮膚未具有的功能都可以設定，這對仿造機器人的生命性又是一大進步。凡此種種，不一而足。

在世紀之交，生物遺傳工程因“克隆人”的出現而引致倫理、法律及道德問題的爭議，“克隆人”能否問世仍然是一個未知數，但機器人的研發正在取而代之，以越接近人性化為追尋目標。因而還為之出現了新的名詞，比如人工智能（簡稱AI），并以下述二個英文名字用來指人類模樣的機器人：androids和humanoids。西方的電影導演在談到影視中出現的非常人性化的機器人時，更常常使用這些有明確傾向的專用詞： A、變得人性化—humanize B、人性化的—humanized C、人道、仁慈—humanity。

我國的機器人研發工作基本上屬于科學研究的項目，據說，中國科學院目前已造出說話時嘴唇能夠活動、眼睛能轉動、具視覺功能的機器人，其水準可媲美日本同行其實，機器人的制作絕對并非只是液壓機械與電子產品的混成物，要將機器人造得越來越有人性化，就要兼及生命醫學、傳感、光學及創造性的文化產業等方面，比如機器人的關節就需要研究中醫的經絡學、生物學上的神經刺激反應以及文化產品的某種造型特征（其中很重要的是民族特征的外表）等等。英國的科學家甚至預言，到2020年，隨著機器人愈來愈精密和使用有機零件制造，它們將會受到“機器人權”的保護。

在美、日、德、法、韓等國，機器人產業的開發正在日受重視，一般采取所謂的“官產學”形式。“官”即政府的制定政策及傾斜支持，調整產業結構。據情報顯示，日本政府正在調整全國的產業制造結構，名古屋中部地區的未來產業為新型汽車工業，以大阪為中心的關西地方將以機器人產業為主，東京地區以資訊情報化為中心等等；“產”即產業界的自我分類的研究與開發，并將之變成產品，取得經濟效益；“學”即學校設置專門的學科，教材則與以往不同，非全盤為學校教授所寫，有一些則由產業研究所編寫教材，利用電腦技術介入，反過來向大學師生出售。而專門出售機器人制作的教科書、教材及裝配零件、專門雜志等也已成行成市，許多公司改變既有行業，轉而生產為此服務的產品。那么，這是否將導致一場工業革命？現在斷言尚為時過早。但可以預計的是，未來20年，機器人產業將成為未來新產業的一個領先潮流，在現代化的高科技戰爭中，機器人將發揮越來越大的戰斗作用，從而減少前線士兵的人命傷亡，并以奇技利器克敵制勝。

總結 ：世界上先進的工業化國家都十分注重機器人的研究開發、實用化及產業化的動向，投入大量的資金、人力，優化環境及指標，特別是重視培養年輕人對此未來科學的興趣，吸引他們的投入，以形成人材梯隊，鍛造出新的產業隊伍。隨著科學技術的飛速發展，未來的機器人將更加智能化。機器人技術綜合了多學科的發展成果，代表了高技術的發展前沿，它在人類生活應用領域的不斷擴大正在引起國際上重新認識機器人技術的作用和影響。

參考文獻：

1.《人工智能的未來》 陜西科學技術出版社

作者：杰夫·霍金斯

2.《人工智能:一種現代的方法》 清華大學出版社

2006 05