摘要：STEM教育注重學(xué)生四個方面的教育：一是科學(xué)素養(yǎng)；二是技術(shù)素養(yǎng)；三是工程素養(yǎng)；四是數(shù)學(xué)素養(yǎng)。STEM教育是基于生活中發(fā)生的大多數(shù)問題需要應(yīng)用多種學(xué)科的知識來共同解決這樣一個現(xiàn)實。目前，機器人競賽活動已經(jīng)深入到全國的中學(xué)校園，通過對機器人的鉆研和學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，并把所學(xué)知識應(yīng)用到機器人的開發(fā)和實踐之中。本文旨在對中學(xué)機器人活動模式進(jìn)行研究，基于STEM教育理念，以更好地促進(jìn)中學(xué)機器人活動的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：STEM教育；中學(xué)機器人活動；影響；策略

隨著時代教育的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力已經(jīng)成為一個國家教育競爭力的決定性因素。中學(xué)機器人活動模式要注重發(fā)掘?qū)W生的多項智能，教師要在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，在團隊合作中養(yǎng)成獨立思考能力的習(xí)慣。

一、中學(xué)生機器人競賽對中學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展的影響

機器人涉及到電子、機械、計算機以及人工智能等科學(xué)領(lǐng)域，直接面對的是科技前沿，加之機器人的應(yīng)用廣泛，通過開展機器人競賽可以有效提高中學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用能力，在實踐中加深對所學(xué)知識的深入理解。中學(xué)生處于青春期，精力旺盛，喜歡新鮮事物，而機器人比賽可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和動力，并在實踐中活學(xué)活用。尤其是STEM教育中的科學(xué)素養(yǎng)，意在于讓學(xué)生運用科學(xué)知識(如物理、化學(xué)、生物科學(xué)和地球空間科學(xué))理解自然界并參與影響自然界。而數(shù)學(xué)素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)現(xiàn)、表達(dá)、解釋和解決多種情境下的數(shù)學(xué)問題的能力。這些重要素質(zhì)都可以通過參與機器人比賽幫助學(xué)生得到提高，比單純地通過課堂考試檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)情況要科學(xué)有效得多。

二、基于STEM教育的中學(xué)機器人活動開展策略

摘要：為了滿足用戶需求，提升醫(yī)療服務(wù)機器人造型的美觀性、和諧性和創(chuàng)新性。本文以醫(yī)療服務(wù)機器人造型設(shè)計為研究目標(biāo)，使用戶意象、仿生對象和產(chǎn)品造型要素達(dá)到高度融合。從意象仿生設(shè)計流程入手，用語義差分法確定仿生對象，提取生物外形特征，運用熵權(quán)法確定仿生對象外形結(jié)構(gòu)各部分的權(quán)重，在產(chǎn)品造型各要素主次的基礎(chǔ)上，將仿生生物外形特征與產(chǎn)品外形進(jìn)行融合，最終得出產(chǎn)品造型設(shè)計方案。通過本文的研究，希望設(shè)計出能夠滿足用戶意象需求的產(chǎn)品造型，提升醫(yī)療服務(wù)機器人造型形象，為類似的產(chǎn)品提供參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：意象仿生；醫(yī)療服務(wù)機器人；造型設(shè)計

1意象仿生概述

意象仿生不同于其他仿生通過視覺、觸覺等感知進(jìn)行模仿，而是通過人類對自然經(jīng)驗進(jìn)行“神”或“形”的研究，讓用戶產(chǎn)生一定的生理或心理的反應(yīng)，達(dá)到情感上的共鳴。從意象仿生的映射模式研究產(chǎn)品造型，高小針等人[1]用大象作為仿生對象，通過眼動實驗分析產(chǎn)品外觀，將產(chǎn)品外觀和大象的特征進(jìn)行融合。陳金亮等人[2]利用語義差分法將用戶的意象進(jìn)行分析，從而獲得用戶的意象需求，結(jié)合用戶需求設(shè)計出產(chǎn)品。張阿維等人[3]在產(chǎn)品意象評價中結(jié)合熵權(quán)法獲得產(chǎn)品要素的權(quán)重，根據(jù)權(quán)重值與生物對象進(jìn)行融合的仿生設(shè)計。綜上所述，國內(nèi)的相關(guān)研究均體現(xiàn)出意象仿生的映射關(guān)系，但未達(dá)到映射關(guān)系的完整性。意象仿生的映射關(guān)系是根據(jù)用戶意象、仿生對象和產(chǎn)品設(shè)計要素三者之間相互作用，最后使仿生對象和產(chǎn)品相融合的過程[4]。本文從用戶意象中確定仿生對象，再達(dá)到仿生對象和產(chǎn)品設(shè)計要素的融合，最終實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)，是對意象仿生映射關(guān)系的深化和補充。

2醫(yī)療服務(wù)機器人概述

服務(wù)機器人是機器人市場上發(fā)展持續(xù)上升的一個新興產(chǎn)業(yè)。雖然到目前為止沒有一個嚴(yán)格的定義，但是服務(wù)機器人的主要任務(wù)是服務(wù)于人，根據(jù)服務(wù)的環(huán)境、對象和特殊情況而定，服務(wù)機器人的類型可分為家用型服務(wù)機器人、專業(yè)型服務(wù)機器人和娛樂型服務(wù)機器人?，F(xiàn)市面上的醫(yī)療服務(wù)機器人是屬于專業(yè)型的服務(wù)機器人，主要應(yīng)用在醫(yī)療場景中，根據(jù)功能需求的不同設(shè)計出不同造型的醫(yī)療服務(wù)機器人。專業(yè)型的服務(wù)機器人有康復(fù)機器人、手術(shù)機器人、醫(yī)療輔助服務(wù)機器人等，而本文是針對專業(yè)型的醫(yī)療輔助類服務(wù)機器人進(jìn)行造型設(shè)計研究，提升用戶在就診過程中的體驗，滿足用戶的情感需求。

[摘要]可編程邏輯控制器，簡稱為PLC(ProgrammablelogicController)，是以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。移動機器人是包括計算機、自動化、機電一體化、通信、材料等多學(xué)科綜合的一個平臺。最早PLC主要是應(yīng)用在工業(yè)機器人上，用于汽車焊接、噴涂等。隨著智能移動機器人包括像家庭服務(wù)機器人、深海和太空探測機器人等的廣泛推廣，PLC技術(shù)也發(fā)揮了巨大的作用。原因在于PLC在移動機器人的運動控制方面具有運行簡單、性價比高等諸多優(yōu)點。

[關(guān)鍵詞]PLC移動機器人運動控制

一、PLC的主要優(yōu)點

1.靈活通用。PLC是通過存儲在存儲器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能的，如果控制功能需要改變的話，只需要修改程序以及改動極少量的接線即可。

2.可靠性高、抗干擾性強。PLC采用的是微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作是由于無觸點的半導(dǎo)體電路來完成，因此不會出現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)中的接線老化、脫焊、觸點電弧等現(xiàn)象。如洗衣機。

3.編程簡單、使用方便。用微機實現(xiàn)控制，使用的是匯編語言，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計算機硬件和軟件知識。而PLC采用面向控制過程、面向問題的自然語言編程，容易掌握。

摘要:機器人技術(shù)一直是人們關(guān)注的科技熱點，因為機器人的多元發(fā)展，機器視覺系統(tǒng)逐漸被建立起來。機器視覺系統(tǒng)通過模擬人眼來實現(xiàn)采集圖像、分析圖像、獲取信息、處理圖像等功能，是一門集自動化、計算機等于一體的綜合技術(shù)。文章深入研究了機器視覺系統(tǒng)的硬件組成與圖像處理技術(shù)，針對機器視覺在各領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行實例研究說明，并對當(dāng)下機器視覺系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，展望機器視覺的美好未來。

關(guān)鍵詞:圖像處理；機器視覺系統(tǒng)；灰度處理科技

隨著時代迅速發(fā)展，而機器人的發(fā)展至今已有近百年歷史，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，醫(yī)用機器人進(jìn)行輔助甚至代替人類對病人進(jìn)行診斷與手術(shù)。在工業(yè)領(lǐng)域，機器人代替人類對產(chǎn)品進(jìn)行檢驗和包裝。除此之外機器人在軍事領(lǐng)域也有所應(yīng)用，如幫助軍人觀察戰(zhàn)場、輔助射擊等作用。其中，機器視覺系統(tǒng)是利用數(shù)字?jǐn)z像頭采集各類信息，通過中心處理器對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到圖片中的有用信息，幫助人們完成繁瑣單調(diào)的工作。機器視覺技術(shù)在發(fā)展的同時也緊跟社會發(fā)展潮流，從熱門的PS到現(xiàn)在的人臉識別技術(shù)，逐漸走向人工智能化，為人們的生活增添更加便捷的通道，本文將會對機器視覺系統(tǒng)的硬件和軟件分別進(jìn)行描述。

1硬件結(jié)構(gòu)

1.1設(shè)計理念。機器視覺系統(tǒng)賦予機器人視野，可以快速分析、分辨、處理復(fù)雜圖像上的信息數(shù)據(jù)?；诖藱C器人的應(yīng)用得到拓寬，減少了人類處理繁瑣工作的時間，讓我們的生活更加便利高效。在制藥方面，藥品的生產(chǎn)過程需要嚴(yán)格的管理控制和質(zhì)量控制，而機器視覺系統(tǒng)可以實現(xiàn)這一系列繁瑣的操作，維護(hù)患者的生命安全。在激光加工方面，激光加工技術(shù)與機器視覺技術(shù)相結(jié)合，使加工變得更加精準(zhǔn)，降低了加工成本，而機器視覺系統(tǒng)由光源、鏡頭、相機、圖像采集卡、圖像處理系統(tǒng)五大部分構(gòu)成。1.2光源。光源是機器視覺系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)之一。在不同的情況下對光源的種類都有著不同的要求。一般為熱輻射電源、氣體放電光源源、固體放電光源、激光器四類。光源當(dāng)中最常使用的是LED，而LED又因為形狀不同又分為許多鐘類，比如當(dāng)我們進(jìn)行顯微鏡照明時我們使用環(huán)形光源，突出物體的三維信息。對透明物體劃痕檢測時使用背光源，突出物體外形輪廓特點。不限于上文中所提到的LED，在不同場景下選擇合適的光源才能采集到有效的圖片信息。1.3鏡頭。鏡頭是機器視覺系統(tǒng)圖像采集的重要組件，它就如同人類的眼球一樣，來觀察被測物的距離和范圍。它的類型有標(biāo)準(zhǔn)、遠(yuǎn)心、廣角、遠(yuǎn)攝和近攝等。人們根據(jù)物距、拍攝范圍、光圈、焦距等條件進(jìn)行選擇。1.4相機。相機是圖像采集的核心組件，通過感光元件將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，實現(xiàn)光線與數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，采集到原始圖像。根據(jù)分類方法的不同，相機也被分為多種。按照芯片來分類，最常見的是CCD攝影機和CMOS攝影機兩種類型，它們都是進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的數(shù)字?jǐn)z像頭，但是由于芯片類型的不同，處理能力也有些不同，CMOS的技術(shù)相對與CCD更節(jié)能，效率更高，但成本上更加的昂貴。1.5圖像采集卡。圖像采集卡是圖像處理部分不可或缺的一部分，視頻信息的處理方面圖像采集技術(shù)必不可少它將圖像數(shù)字化，將它以數(shù)據(jù)文件的形式保存在電腦中的硬盤里。圖像的采集一般是依靠眾多感光元件，如清晰度為1080×720時，感光元件上橫排有1080個感光元件小矩形，縱邊上有720個小矩形，等待收集光線強度。由于感光原件接受的光照強度的敏感性不同，使它們的電阻跟著發(fā)生改變，所以它們產(chǎn)生的效果也會有所差異，從而來得到初始圖像。而組成圖片的像素越大，圖像越清晰，形成人們所說的高清圖片[1]。1.6圖像處理系統(tǒng)。在機器視覺系統(tǒng)當(dāng)中，圖像處理系統(tǒng)的作用是通過圖像采集卡得到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的分析處理，從而得到想要的信息。圖像的處理過程如圖1，首先是通過圖像采集卡等采集圖片信息，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。將數(shù)字圖片傳輸至處理器進(jìn)行灰度處理，即將我們所感興趣的部分變成白色，不感興趣的部分變成黑色，從而區(qū)分我們所需要與不需要的部分。但在得到二值化圖像后在目標(biāo)物體周圍會有一些噪點，影響后續(xù)判斷物體邊緣的數(shù)值。為了消除這些噪點，我們利用圖像腐蝕和膨脹處理/濾波處理，腐蝕細(xì)化目標(biāo)物體，再經(jīng)過卷積運算放大目標(biāo)物，去除噪點，實現(xiàn)邊界檢測、圖像增強的效果。經(jīng)過與數(shù)據(jù)庫對比得到視野里目標(biāo)物的準(zhǔn)確信息，基于此進(jìn)行后續(xù)執(zhí)行的判斷與運行[1-2]。

2機器視覺的應(yīng)用

1拖拉機駕駛艙具體描述

1.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析。駕駛艙整體焊合由10大件組成，分別為后風(fēng)窗下橫梁組合、后尾板組合、尾部立梁組合（左右各1件）、擋泥板組合（左右各1件）、后地板組合、前圍組合、地板梁組合、前地板組合。1.2焊接要求及焊縫數(shù)量。（1）產(chǎn)品焊后技術(shù)要求：①焊后安裝面配合面單點位置公差±1mm，其余零部件型面單點位置公差±1.5mm，焊后對角線尺寸公差不大于3mm，各定位孔孔距間距公差±1mm；②焊縫外形應(yīng)均勻，表面光滑平整，不允許有夾渣、咬邊等焊接缺陷。（2）焊接參數(shù)。電流150～180A，電壓21～25V，氣流量10～15L/min。（3）焊接采用純CO2氣體保護(hù)焊的方式，CO

2氣體采用

集中供氣方式；后期切換富氬混合氣。（4）除尾部立梁處需周圈焊接外，其余均為斷續(xù)焊，焊縫為角焊縫或喇叭型焊縫，每段焊縫長度20mm，角焊縫焊腳為3。正反面焊縫數(shù)量如下：正面焊縫：塞焊縫21處，塞焊孔直徑8；角焊縫77段（其中2段30長、2段180），焊縫總長1880。反面焊縫：角焊縫75段（其中6段30長、2段180），焊縫總長1880。2系統(tǒng)組成由兩個弧焊接機器人、兩個焊接電源、兩套行走機構(gòu)、一個變位機、一套地板組裝夾具、一套焊接夾具、一個吊具、一個暫存工作臺、兩套獨立除塵系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、外圍安全設(shè)備系統(tǒng)等部分組成，實現(xiàn)地板焊接、補焊機器人完成，取代人工焊接。

3工位介紹

（1）從左至右依次為組裝工位、緩存工位、補焊工位。（2）組裝工位焊接工件正面焊縫及其他需要連接散件的焊縫。（3）補焊工位焊接工件反面焊縫及其他可達(dá)剩余焊縫。（4）兩個機器人布置在工位兩側(cè)，同時在同一工位進(jìn)行焊接工件。

摘要：隨著機器人的應(yīng)用方式由部件式單元應(yīng)用向系統(tǒng)式應(yīng)用方向發(fā)展，群體機器人系統(tǒng)的研究越來越受到更多學(xué)者的重視。本文概述了群體機器人技術(shù)的發(fā)展歷程，并對該領(lǐng)域內(nèi)的主要研究內(nèi)容作了簡單的分析和介紹，提出了未來群體機器人系統(tǒng)的幾個重要研究方向。

關(guān)鍵詞：群體機器人系統(tǒng)通信協(xié)作與控制沖突

機器人作為人類20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，在短短的40年內(nèi)發(fā)生了日新月異的變化。近幾年機器人已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有代表性的戰(zhàn)略目標(biāo)。機器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，不但使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)面貌發(fā)生根本性變化，而且將對人類社會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。隨著社會生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，機器人的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展。從自動化生產(chǎn)線到海洋資源的探索，乃至太空作業(yè)等領(lǐng)域，機器人可謂是無處不在。然而就目前的機器人技術(shù)水平而言，單機器人在信息的獲取、處理及控制能力等方面都是有限的，對于復(fù)雜的工作任務(wù)及多變的工作環(huán)境，單機器人的能力更顯不足。于是人們考慮由多個機器人組成的群體系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)、協(xié)作來完成單機器人無法或難以完成的工作。群體機器人系統(tǒng)比單機器人系統(tǒng)具有更強的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

·相互協(xié)調(diào)的n個機器人系統(tǒng)的能力可以遠(yuǎn)大于一個單機器人系統(tǒng)的n倍，群體機器人系統(tǒng)還可以實現(xiàn)單機器人系統(tǒng)無法實現(xiàn)的復(fù)雜任務(wù)；

·設(shè)計和制造多個簡單機器人比單個復(fù)雜機器人更容易、成本更低；

·使用群體機器人系統(tǒng)可以大大節(jié)約時間，提高效率；

摘要：為了實現(xiàn)焊裝車間降本增效的目標(biāo)，對焊裝車間自動生產(chǎn)線上機器人的生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行優(yōu)化。通過分析機器人的工作時序邏輯，查找機器人不合理的工作時序，進(jìn)而分析機器人的底層程序，修改程序上的問題，優(yōu)化工作時序，消除機器人工作時序邏輯不合理產(chǎn)生的等待浪費，提升生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍，從而提高車間的生產(chǎn)效率，最終實現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：降本增效;生產(chǎn)節(jié)拍;時序邏輯

1前言

現(xiàn)今汽車制造企業(yè)多采用柔性化生產(chǎn)，同一生產(chǎn)線共線生產(chǎn)多種車型[1]，在單位時間內(nèi)多產(chǎn)生加工效益，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和競爭力[2]。其中車間的生產(chǎn)節(jié)拍直接反應(yīng)了車間的生產(chǎn)效率[3-5]，所以在生產(chǎn)當(dāng)中對節(jié)拍的優(yōu)化至關(guān)重要。同時隨著技術(shù)的進(jìn)步，在汽車領(lǐng)域焊接機器人得到最廣泛的應(yīng)用[6]，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，而機器人在焊接的過程中，最需要關(guān)注的問題也是節(jié)拍。在這樣的背景下，研究汽車焊裝自動生產(chǎn)線機器人生產(chǎn)節(jié)拍存在的浪費問題，具有重要的現(xiàn)實意義[7]。分析機器人的工作時序邏輯，查找機器人工作時存在的等待浪費，提升機器人的生產(chǎn)節(jié)拍，提高生產(chǎn)效率，可以讓企業(yè)更好地占領(lǐng)市場份額、控制生產(chǎn)成本[8]，同時對行業(yè)內(nèi)同類生產(chǎn)線節(jié)拍問題的優(yōu)化提供參考。

2優(yōu)化節(jié)拍的背景和需求

某車型的焊裝車間自動生產(chǎn)線主要有機艙線、后地板線、UB下車身線、左右側(cè)圍線。以機艙自動線和后地板自動線為例，對機艙線和后地板線的每個工位進(jìn)行了視頻拍攝和節(jié)拍時間記錄，繪制了如圖1、圖2所示的工位節(jié)拍統(tǒng)計圖。圖1、圖2中，橫線代表自動線的生產(chǎn)節(jié)拍要求（90s），超出橫線代表不滿足要求的工位，未超出橫線代表滿足要求的工位，每個條形柱上的數(shù)字代表實際工作時間。焊裝車間自動線的生產(chǎn)節(jié)拍要求為90s，機艙線共有13個工位，有6個工位的生產(chǎn)節(jié)拍超出了90s，不滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求的工位達(dá)到46%，節(jié)拍最大超出6s，如圖1所示。后地板線共有12個工位，有6個工位的生產(chǎn)節(jié)拍超出了90s，不滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求的工位達(dá)到50%，節(jié)拍最大超出8s，如圖2所示。經(jīng)過對現(xiàn)場工位節(jié)拍的測量分析和統(tǒng)計，焊裝車間的自動生產(chǎn)線不同工位上的節(jié)拍分布不均，有些工位工作時間長，有些工位工作時間短，存在大量等待浪費以及作業(yè)間不平衡導(dǎo)致的效率損失，存在一定的可優(yōu)化空間。

[摘要]機器人的發(fā)展歷史已經(jīng)近半個世紀(jì)，其代表著一個國家的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展程度，每個國家都很重視智能機器人的研究，根據(jù)上述背景，提出智能機器人節(jié)能控制技術(shù)研究。智能機器人節(jié)能控制技術(shù)是以PID技術(shù)為基礎(chǔ)的，主要的工作原理是通過控制啟動時的電流來減少智能機器人的能量消耗，以此來達(dá)到節(jié)能的目的，并對該技術(shù)進(jìn)行了試驗，試驗結(jié)果表明該技術(shù)可以實現(xiàn)節(jié)能的目的。

[關(guān)鍵詞]智能；機器人；節(jié)能控制技術(shù)

機器人的發(fā)展已經(jīng)有60年的歷史之久，它代表著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的程度，這些年來，從最開始的編程機器人到現(xiàn)在的智能機器人，節(jié)能控制技術(shù)都在不斷的更新和完善。節(jié)能控制技術(shù)一直是智能機器人的熱點問題和技術(shù)發(fā)展的方向。國內(nèi)近幾年的計算機技術(shù)在飛速的發(fā)展，為智能機器人節(jié)能控制技術(shù)的研究提供了理論以及技術(shù)上的支撐。本文將結(jié)合智能機器人的特點，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID理論對智能機器人的節(jié)能控制技術(shù)進(jìn)行研究[1]。

1基于PID的智能機器人節(jié)能控制技術(shù)

在智能機器人的節(jié)能控制系統(tǒng)中，主要的控制對象就是發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。智能機器人的啟動主要有兩種模式。第一種是降壓啟動:這種啟動方式會使電流與電壓呈現(xiàn)正比例的關(guān)系。因此，可以降低定子電流以限制啟動電流，即降壓啟動。由于啟動轉(zhuǎn)矩減小，降壓啟動時啟動的電流減小，所以只適用于啟動電流必須減小，負(fù)載不變，不需要高啟動的情況[2]。此方法的具體操作是：機器人啟動時，發(fā)動機連接成星形接線，啟動成功后，發(fā)動機變成三角形接線。通過控制功率的方式來對啟動電流進(jìn)行控制，以此達(dá)到降壓啟動的標(biāo)準(zhǔn)，這種方式無法判斷發(fā)動機功率的大小是否需要降壓啟動，必須仔細(xì)觀察研究機器人的負(fù)載條件。智能機器人的啟動電流比正常電流大了很多倍，而電網(wǎng)電壓的電壓范圍可承受的波動通常為±10％。第二種是直接啟動，也可以叫做全壓啟動，是大部分機器人啟動的方式。把機器人定子電壓端連接到電源，并在正常電壓值下啟動。全壓啟動具有快速、啟動轉(zhuǎn)矩大的特點，是最簡單，經(jīng)濟，可靠的啟動方式[3]。智能機器人節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用的研究很多，其中有許多完善的方法。在提高機器人節(jié)能控制方面，主要包括以下措施：首先是改善機械特性曲線以便能夠順利且平穩(wěn)地實現(xiàn)發(fā)動機轉(zhuǎn)矩提升過程；其次是最小化機器人啟動的瞬時電流；再次是應(yīng)盡可能簡化機器人的啟動器控制，以便于節(jié)能。

2節(jié)能控制技術(shù)的工作原理

摘要：在焊接機器人柔性加工單元應(yīng)用中,為保證焊槍與焊縫在弧焊過程中始終處于接頭成型良好的焊接位置,需要機器人和變位機協(xié)調(diào)運動.ACADOLP弧焊離線編程系統(tǒng)實現(xiàn)了協(xié)調(diào)運動,闡述了該系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)運動的算法原理.將協(xié)調(diào)運動分解為協(xié)調(diào)直線運動和協(xié)調(diào)圓弧運動,并給出了一種實現(xiàn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運動功能的方法,即變位機作為主手,機器人為從手,機器人跟蹤變位機進(jìn)行運動,實驗驗證了這種方法的可行性.

關(guān)鍵詞：機器人;離線編程;弧焊;協(xié)調(diào)運動

由于弧焊的特殊性,機器人弧焊系統(tǒng)正由單機器人向機器人柔性加工單元和機器人柔性生產(chǎn)線發(fā)展.與單機器人焊接最本質(zhì)的區(qū)別,弧焊機器人柔性加工單元或工作站能夠通過空間協(xié)調(diào)更有效地實現(xiàn)空間運動,保證焊槍與焊縫在弧焊過程中始終處于接頭成型良好的焊接位置.離線編程系統(tǒng)作為機器人編程的一種方式,極大地提高了機器人的編程效率[1].國外的離線編程系統(tǒng)如Igrip等也實現(xiàn)了系統(tǒng)協(xié)調(diào)運動的仿真,但對于復(fù)雜工作單元的協(xié)調(diào)運動往往不能實現(xiàn)[2].國內(nèi)的一些科研院所在離線編程技術(shù)上進(jìn)行了很多的研究,并開發(fā)了一些離線編程系統(tǒng),但這些系統(tǒng)都處于單機仿真狀態(tài),沒有實現(xiàn)協(xié)調(diào)運動.哈爾濱工業(yè)大學(xué)焊接實驗室自主開發(fā)了一套機器人弧焊離線編程與仿真系統(tǒng)———ACADOLP[3,4].本文對該系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)運動進(jìn)行了研究.

1.協(xié)調(diào)運動系統(tǒng)的定義

在協(xié)調(diào)加工單元中,機器人連續(xù)弧焊作業(yè)時,焊槍末端總是跟蹤焊縫不斷運動,根據(jù)笛卡爾空間的齊次變換描述,這種運動可由如下矩陣方程表示:式中:Wrob-base為弧焊機器人基坐標(biāo)相對于參考坐標(biāo)系的位姿變換矩陣;Rrob(t)為焊槍坐標(biāo)系相對機器人基坐標(biāo)系的位姿齊次變換矩陣;Wpos.base為變位機基坐標(biāo)系相對于參考坐標(biāo)系的位姿變換矩陣;Ppos(t)為變位機工作臺固定坐標(biāo)系相對于其基坐標(biāo)系的齊次變換矩陣;Dpart為被焊目標(biāo)點相對變位機的工作臺固定坐標(biāo)系的齊次變換矩陣.方程左邊的矩陣描述弧焊機器人末端焊槍的空間位置和姿態(tài),而方程右邊的矩陣描述工件被焊點的位置和姿態(tài).對于任何協(xié)調(diào)運動工作單元,其都可被抽象為參考坐標(biāo)系、機器人基坐標(biāo)系、變位機基坐標(biāo)系、變位機動坐標(biāo)系來表示.

從工業(yè)機器人的控制及軌跡規(guī)劃方式看,不論機器人所走的軌跡多么復(fù)雜,其構(gòu)成軌跡的線型要素只有兩種:直線和圓弧.通過這兩種基本線型的組合,構(gòu)成各種復(fù)雜的軌跡.協(xié)調(diào)直線和協(xié)調(diào)圓弧算法相似,下面以機器人和變位機組合為例,對協(xié)調(diào)圓弧算法進(jìn)行介紹.

摘要：在機器人手眼系統(tǒng)位置控制中，用CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了機器人非線性視覺映射關(guān)系模型，實現(xiàn)了圖像坐標(biāo)到機器人坐標(biāo)的變換。該模型采用了一種新的多維CMAC網(wǎng)絡(luò)的處理方法——疊加處理法。實驗，與BP網(wǎng)絡(luò)相比，CMAC網(wǎng)絡(luò)能以羅高的精度和較快的速度完成手眼系統(tǒng)的坐標(biāo)變換。

關(guān)鍵詞：CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP網(wǎng)絡(luò)疊加處理器機器人手眼系統(tǒng)

近年來，在智能機器人領(lǐng)域，關(guān)于機器人手眼系統(tǒng)位置控制問題的研究受到越來越多的關(guān)注。在研究中發(fā)現(xiàn)存在這樣一個問題，即如何以較高的精度和較快的速度實現(xiàn)機器人手眼系統(tǒng)位置控制，以使機器人能快速實現(xiàn)對目標(biāo)物體的準(zhǔn)確定位和自動抓取。這個問題也就是機器人手眼系統(tǒng)中非線性視覺映射關(guān)系模型的建模問題。采用精確的數(shù)學(xué)模型是機器人視覺系統(tǒng)傳統(tǒng)的建模方法。但由于這類問題是高度的非線性問題，參數(shù)多且其間的相關(guān)性強，故這種方法理論上雖然精確，但是建模困難、計算量大，實時性差且沒有容錯能力和自學(xué)習(xí)能力，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種智能信息處理的新技術(shù)，具有極強的非線性映射能力。因此采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建模方法與傳統(tǒng)的方法相比具有極大的優(yōu)越性。

作者已經(jīng)采用BP網(wǎng)絡(luò)建立了機器人視覺系統(tǒng)的映射模型，并作了初步的研究和實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立機器人視覺映射模型是一種有效的建模方法。但采用BP網(wǎng)絡(luò)建立模型存在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、訓(xùn)練時間長、容易陷入局部最小解、定位精度較低等缺點。本文采用CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了機器人視覺系統(tǒng)的映射模型，取得了十分令人滿意的效果。

1CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡介

小腦模型關(guān)節(jié)控制器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CerebellarModelArticulationControllerNeuralNetwork，即CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))是Albus根據(jù)小腦的生物模型提出的一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它學(xué)習(xí)速度快，具有局域泛化能力，能夠克服BP網(wǎng)絡(luò)容易陷入局部最小點的問題，且硬件易于實現(xiàn)。目前，CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用于機器人控制、非線性函數(shù)映射、模式識別以及自適應(yīng)控制等領(lǐng)域。