移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)-課件 項(xiàng)目一：移動(dòng)機(jī)器人概述、系統(tǒng)構(gòu)成

項(xiàng)目一：移動(dòng)機(jī)器人概述、系統(tǒng)構(gòu)成移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用任務(wù)一：移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用課程目標(biāo)：一、了解機(jī)器人發(fā)展歷程二、了解移動(dòng)機(jī)器人的分類三、了解移動(dòng)機(jī)器人的行業(yè)應(yīng)用情況四、了解移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)五、開拓國(guó)際視野，培養(yǎng)家國(guó)情懷，增強(qiáng)使命擔(dān)當(dāng)，樹立全局意識(shí)，增強(qiáng)專業(yè)自信六、鍛煉專業(yè)文檔檢索與撰寫能力及語(yǔ)言表達(dá)能力移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備一、移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用二、移動(dòng)機(jī)器人分類三、移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)斯坦福研究院(SRI)--Shakey的自主移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人的研究始于60年代末期。斯坦福研究院(SRI)的NilsNilssen和CharlesRosen等人，在1966年至1972年中研發(fā)出了取名Shakey的自主移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備卡雷爾·凱佩克阿西莫夫移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備1982年，中國(guó)機(jī)器人之父，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所蔣新松院士研制開發(fā)了我國(guó)第一臺(tái)示教在線機(jī)器人。

2000年4月，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所成立新松機(jī)器人公司，標(biāo)志著中國(guó)工業(yè)機(jī)器人走上了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路。2014年，我國(guó)首創(chuàng)了重載雙移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，能讓兩個(gè)40噸的重載AGV（自動(dòng)導(dǎo)引車）協(xié)同工作；2017年，我國(guó)首臺(tái)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的真空機(jī)器人研制成功，可以在真空環(huán)境下水平移動(dòng)重達(dá)16公斤的半導(dǎo)體材料。我國(guó)連續(xù)五年成為工業(yè)機(jī)器人全球第一大應(yīng)用市場(chǎng)，同時(shí)，也是世界上最大的機(jī)器人消費(fèi)國(guó)。移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備新松機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備按照從低級(jí)到高級(jí)的發(fā)展程度可分為：

第一代機(jī)器人主要以順序控制和示教再現(xiàn)為基本控制方式工作；

第二代機(jī)器人對(duì)工作對(duì)象、外界環(huán)境具有一定的感知能力，對(duì)感知的信息可控制運(yùn)算；

第三代機(jī)器人對(duì)工作對(duì)象、外界環(huán)境具有較高適應(yīng)性和自治能力，可進(jìn)行復(fù)雜邏輯思維和決策，是一種高級(jí)智能機(jī)器人。示教再現(xiàn)型機(jī)器人（汽車車身焊接機(jī)器人）機(jī)器人的發(fā)展演變移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用制造領(lǐng)域叉車AGV移動(dòng)機(jī)器人在制造業(yè)領(lǐng)域主要應(yīng)用于生產(chǎn)線上下料的搬運(yùn)，車間與倉(cāng)庫(kù)間的轉(zhuǎn)運(yùn)出入庫(kù)以及作為生產(chǎn)線上的移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行裝配工作。近年來(lái)，移動(dòng)機(jī)器人能在制造領(lǐng)域成為最受歡迎的“員工”，除了其他外界因素外，主要是因其能高效、準(zhǔn)確、靈活并且沒(méi)有任何情緒地完成“領(lǐng)導(dǎo)”下達(dá)的每項(xiàng)任務(wù)。移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用

移動(dòng)機(jī)器人在倉(cāng)儲(chǔ)物流領(lǐng)域主要應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)中心貨物的智能揀選、位移，立體車庫(kù)的小車出入庫(kù)以及港口碼頭機(jī)場(chǎng)的貨柜轉(zhuǎn)運(yùn)。“地狼”是我國(guó)民營(yíng)企業(yè)京東物流自主研發(fā)的一種自動(dòng)物流機(jī)器人。它顛覆了傳統(tǒng)“人找貨”的揀選模式，變?yōu)椤柏浾胰恕保ぷ魅藛T只需要在工作臺(tái)領(lǐng)取相應(yīng)任務(wù)，等待地狼搬運(yùn)貨架至固定的工作站進(jìn)行相應(yīng)操作即可?！暗乩恰弊罡叱兄?00kg，作業(yè)過(guò)程包含小件倉(cāng)儲(chǔ)上架、揀選，依靠遍布地上的一個(gè)個(gè)二維碼規(guī)劃、引導(dǎo)路徑，再依靠自帶的傳感器避免碰撞，保證了“地狼”搬運(yùn)貨架來(lái)回穿梭、互不干擾，井然有序的工作，解決倉(cāng)儲(chǔ)人員作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、奔襲路徑長(zhǎng)等問(wèn)題，大大提高生產(chǎn)效率、節(jié)省人力成本，每小時(shí)的揀選效率可達(dá)400件至500件，在全國(guó)處于行業(yè)領(lǐng)先地位。移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用清潔機(jī)器人

快遞運(yùn)送服務(wù)機(jī)器人

餐飲、醫(yī)療等服務(wù)機(jī)器人目前活躍在服務(wù)領(lǐng)域的移動(dòng)機(jī)器人主要有清潔機(jī)器人、家用機(jī)器人、迎賓機(jī)器人、導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、快遞機(jī)器人、餐飲機(jī)器人等。服務(wù)機(jī)器人一般具有人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等人機(jī)交互功能，通過(guò)裝載攝像頭，托餐盤、智能觸屏界面等可實(shí)現(xiàn)迎賓取號(hào)、咨詢接待、信息查詢、業(yè)務(wù)引導(dǎo)、物品運(yùn)送等業(yè)務(wù)，廣泛應(yīng)用于餐廳、銀行、醫(yī)療、政務(wù)部門、酒店、商場(chǎng)等行業(yè)，代替或部分代替員工進(jìn)行相應(yīng)服務(wù)。移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用

巡檢機(jī)器人消防機(jī)器人其他類別移動(dòng)機(jī)器人：如戶外的巡檢，特種環(huán)境下的作業(yè)運(yùn)輸巡檢等移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備

窗寶擦窗機(jī)器人（蘇州科沃斯）地寶掃地機(jī)器人（蘇州科沃斯）服務(wù)機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備

消防機(jī)器人（開誠(chéng)智能）

架空巡檢機(jī)器人（廣東科凱達(dá)）排爆機(jī)器人（上海合時(shí)智能)

海斗一號(hào)水下機(jī)器人（沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所）仿人機(jī)器人（深圳優(yōu)必選）特種機(jī)器人/人形機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備電力巡檢無(wú)人機(jī)（深圳大疆）

農(nóng)業(yè)植保無(wú)人機(jī)（深圳大疆）

空中（無(wú)人機(jī)）機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人分類

輪式機(jī)器人

步行機(jī)器人履帶式機(jī)器人

爬行機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)

1、環(huán)境感知目前，在機(jī)器人室內(nèi)環(huán)境中，以激光雷達(dá)為主，并借助其他傳感器的移動(dòng)機(jī)器人自主環(huán)境感知技術(shù)已相對(duì)成熟，而在室外應(yīng)用中，由于環(huán)境的多變性及光照變化等影響，環(huán)境感知的任務(wù)相對(duì)復(fù)雜的多，對(duì)實(shí)時(shí)性要求更高，使得多傳感器融合成為機(jī)器人環(huán)境感知面臨的重大技術(shù)任務(wù)。比如：利用激光雷達(dá)傳感器，結(jié)合超聲波、深度攝像頭、防跌落等傳感器獲取距離信息，來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)周圍環(huán)境的感知成為各國(guó)學(xué)者研究的熱點(diǎn)。移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)

1、環(huán)境感知使用多傳感器構(gòu)成環(huán)境感知技術(shù)可帶來(lái)多源信息的同步、匹配和通信等問(wèn)題，需要研究解決多傳感器跨模態(tài)跨尺度信息配準(zhǔn)和融合的方法及技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，并不是所使用的傳感器種類越多越好。針對(duì)不同環(huán)境中機(jī)器人的具體應(yīng)用，需要考慮各傳感器數(shù)據(jù)的有效性、計(jì)算的實(shí)時(shí)性。移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)2、自主定位移動(dòng)機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自主行走，定位也是其需要掌握的核心技術(shù)之一。目前GPS在全局定位上已能提供較高精度，但GPS具有一定的局限性，在室內(nèi)環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)GPS信號(hào)弱等情況，容易導(dǎo)致位置的丟失。近年來(lái)，SLAM技術(shù)發(fā)展迅速，提高了移動(dòng)機(jī)器人的定位及地圖創(chuàng)建能力。YouLabBuildingLibraryCanteen移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)

2、自主定位SLAM是同步定位與地圖構(gòu)建(SimultaneousLocalizaTIonAndMapping)的縮寫，最早是由HughDurrant-Whyte和JohnJ.Leonard在1988年提出的。SLAM這個(gè)概念被定義為解決以下問(wèn)題方法的統(tǒng)稱：機(jī)器人從未知環(huán)境的未知地點(diǎn)出發(fā)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)重復(fù)觀測(cè)到的地圖特征（比如，墻角，柱子等）定位自身位置和姿態(tài)，再根據(jù)自身位置增量式的構(gòu)建地圖，從而達(dá)到同時(shí)定位和地圖構(gòu)建的目的”。移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)

3、路徑規(guī)劃路徑規(guī)劃技術(shù)也是機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。最優(yōu)路徑規(guī)劃就是依據(jù)某個(gè)或某些優(yōu)化準(zhǔn)則（如工作代價(jià)最小、行走路線最短、行走時(shí)間最短等），在機(jī)器人工作空間中找到一條從起始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)、可以避開障礙物的最優(yōu)路徑。根據(jù)對(duì)環(huán)境信息的掌握程度不同，機(jī)器人路徑規(guī)劃可分為全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃。移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)

為解決機(jī)器人自主行走難題，國(guó)內(nèi)針對(duì)環(huán)境感知、自主定位及路徑規(guī)劃等技術(shù)進(jìn)行研究的企業(yè)不在少數(shù)。比如：國(guó)內(nèi)思嵐科技作為機(jī)器人定位導(dǎo)航技術(shù)之首，在實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主行走中已有較為成熟的產(chǎn)品，例如可幫助企業(yè)降低研發(fā)成本的Apollo。Apollo機(jī)器人底盤搭載了激光測(cè)距傳感器、超聲波傳感器、防跌落等傳感器，并在底盤之上配置深度攝像頭傳感器，同時(shí)配合自主研發(fā)的SLAMWARE自主導(dǎo)航定位系統(tǒng)，讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主建圖定位及導(dǎo)航功能。移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用工程實(shí)踐：調(diào)研實(shí)踐基礎(chǔ)概述--調(diào)研工具

調(diào)研工作的開展，可通過(guò)國(guó)內(nèi)、國(guó)外專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)、公共檢索（搜索引擎）、國(guó)內(nèi)外高校相關(guān)領(lǐng)域在線課程資源、國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域企業(yè)的官網(wǎng)、圖書資源、權(quán)威專家專訪、實(shí)地調(diào)研等途徑來(lái)完成。移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用工程實(shí)踐：調(diào)研實(shí)踐基礎(chǔ)概述--調(diào)研結(jié)果呈現(xiàn)

調(diào)研結(jié)果呈現(xiàn)常采用調(diào)研報(bào)告（word為主）、專題匯報(bào)（PPT為主）、視頻說(shuō)明等方式。調(diào)研報(bào)告的制作可參考科技文獻(xiàn)制作方法，應(yīng)合理規(guī)劃報(bào)告的組織結(jié)構(gòu)，注意層次性和邏輯性，同時(shí)注重科技內(nèi)容的表達(dá)與格式規(guī)范，表達(dá)上切記不同于口語(yǔ)化表達(dá)，可綜合運(yùn)用文字、圖片、表格、思維導(dǎo)圖等多種方式來(lái)有效、準(zhǔn)確呈現(xiàn)內(nèi)容，格式上可參照模板要求制作。移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用工程實(shí)踐：調(diào)研實(shí)踐基礎(chǔ)概述--調(diào)研結(jié)果呈現(xiàn)

調(diào)研結(jié)果呈現(xiàn)常采用調(diào)研報(bào)告（word為主）、專題匯報(bào)（PPT為主）、視頻說(shuō)明等方式。本實(shí)踐中調(diào)研PPT制作通常以圖、動(dòng)圖、短視頻為主，輔以簡(jiǎn)短文字說(shuō)明，PPT制作應(yīng)整體規(guī)劃組織結(jié)構(gòu)，排版合理并力求美觀，給閱讀者以舒適體驗(yàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)PPT內(nèi)容的有效傳遞。本實(shí)踐中的視頻制作主要是對(duì)工程實(shí)踐的呈現(xiàn)，其流程可簡(jiǎn)單概括為整體規(guī)劃、素材制作與收集、視頻錄制、視頻剪輯與處理、聲音、字幕、輸出等?？山柚曨l制作軟件、在線會(huì)議屏幕錄制、現(xiàn)場(chǎng)拍攝等方式完成視頻制作。此流程適用于本書其他視頻制作。移動(dòng)機(jī)器人分類及行業(yè)應(yīng)用工程實(shí)踐：調(diào)研實(shí)踐基礎(chǔ)概述--調(diào)研結(jié)果呈現(xiàn)

調(diào)研結(jié)果呈現(xiàn)常采用調(diào)研報(bào)告（word為主）、專題匯報(bào)（PPT為主）、視頻說(shuō)明等方式。1、調(diào)研機(jī)器人發(fā)展歷程，分析不同時(shí)期機(jī)器人發(fā)展情況。2、調(diào)研國(guó)內(nèi)外5-10家不同應(yīng)用領(lǐng)域的移動(dòng)機(jī)器人研發(fā)企業(yè)，整理其主要產(chǎn)品的性能及行業(yè)應(yīng)用情況，其中行業(yè)應(yīng)用包含但不限于工業(yè)應(yīng)用、日常生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)應(yīng)用等。3、調(diào)研移動(dòng)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究情況。項(xiàng)目一：移動(dòng)機(jī)器人概述、系統(tǒng)構(gòu)成任務(wù)二

：移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成課程目標(biāo)：一、掌握移動(dòng)機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成二、了解移動(dòng)機(jī)器人各子系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)三、了解本教程選用的移動(dòng)機(jī)器人的基本功能與系統(tǒng)構(gòu)成四、通過(guò)系統(tǒng)認(rèn)知增強(qiáng)系統(tǒng)意識(shí)，提升專業(yè)認(rèn)知五、通過(guò)軟件安裝提高自主解決問(wèn)題能力移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成1、機(jī)械系統(tǒng)2、控制系統(tǒng)3、感知系統(tǒng)移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成移動(dòng)機(jī)器人是一種典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，通?？捎蓹C(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)三大系統(tǒng)組成。機(jī)械系統(tǒng)由機(jī)械結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)裝置組成控制系統(tǒng)由控制硬件系統(tǒng)和控制軟件系統(tǒng)構(gòu)成如果用人來(lái)比喻機(jī)器人組成的話，控制系統(tǒng)相當(dāng)于人的大腦，感知系統(tǒng)相當(dāng)于視覺(jué)與感覺(jué)器官，機(jī)械系統(tǒng)相當(dāng)于肌肉和骨骼，驅(qū)動(dòng)裝置充當(dāng)了肌肉，機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)于骨骼。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成移動(dòng)機(jī)器人工作原理可概括為：控制系統(tǒng)發(fā)出動(dòng)作指令，控制驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)機(jī)械本體運(yùn)動(dòng)，使末端執(zhí)行器到達(dá)空間某一位置和實(shí)現(xiàn)某一姿態(tài)，實(shí)施一定的作業(yè)任務(wù)。末端執(zhí)行器在空間的實(shí)際位姿由感知系統(tǒng)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)把實(shí)際位姿與目標(biāo)位姿相比較，發(fā)出下一個(gè)動(dòng)作指令，如此循環(huán)，直到完成作業(yè)任務(wù)為止。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成機(jī)械系統(tǒng)：移動(dòng)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)自身的運(yùn)動(dòng)，到達(dá)不同的地點(diǎn)執(zhí)行任務(wù)。通過(guò)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械本體來(lái)改變機(jī)器人的構(gòu)型，進(jìn)而完成相應(yīng)的操作任務(wù)。移動(dòng)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)通常包含行走機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)和末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)。每個(gè)機(jī)構(gòu)都有若干自由度，從而構(gòu)成一個(gè)多自由度的機(jī)械系統(tǒng)。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成機(jī)械系統(tǒng)：移動(dòng)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)裝置主要用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)執(zhí)行指定任務(wù)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可與機(jī)械結(jié)構(gòu)直接相連，也可通過(guò)傳動(dòng)部件如同步帶、齒輪等與機(jī)械本體間接相連。以履帶式機(jī)器人為例，左右兩側(cè)的履帶各由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)兩臺(tái)電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)器人直線前進(jìn)，當(dāng)兩臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)速不同時(shí)機(jī)器人轉(zhuǎn)彎。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成機(jī)械系統(tǒng)：驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)驅(qū)動(dòng)源的不同可分為電氣驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、新型驅(qū)動(dòng)及復(fù)合驅(qū)動(dòng)。電氣驅(qū)動(dòng)是目前使用最多的一種驅(qū)動(dòng)方式，其特點(diǎn)是無(wú)環(huán)境污染，運(yùn)動(dòng)精度高，電源取用方便，響應(yīng)快，信號(hào)檢測(cè)、傳遞與處理方便、控制方式多樣且靈活。移動(dòng)機(jī)器人中常用的電機(jī)以伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)為主，其中直流無(wú)刷電機(jī)和舵機(jī)在移動(dòng)機(jī)器人中應(yīng)用較多。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成隨著科學(xué)發(fā)展，一些新型驅(qū)動(dòng)方式目前處于研究和發(fā)展階段，如形狀記憶合金、壓電效應(yīng)、人工肌肉、光驅(qū)動(dòng)等，可以期待在未來(lái)的機(jī)器人技術(shù)中得以推廣應(yīng)用。知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成控制系統(tǒng)：移動(dòng)機(jī)器人的控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為核心的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)的工作運(yùn)行作業(yè)指令程序，通過(guò)與感知系統(tǒng)的交互實(shí)現(xiàn)與內(nèi)、外環(huán)境的信息傳遞，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制，完成機(jī)器人設(shè)定任務(wù)和既定功能。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成控制系統(tǒng)：根據(jù)設(shè)計(jì)需求分析，可將移動(dòng)機(jī)器人自主控制能力歸納為三個(gè)層級(jí)，即反應(yīng)式自主、感知式自主、審慎式自主。反應(yīng)式自主主要負(fù)責(zé)車輛的驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如轉(zhuǎn)向角、速度或轉(zhuǎn)速、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)等。其控制主要是給與這些驅(qū)動(dòng)器賦于精確的能量，從而使它們快速輸出正確且穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)力。感知式自主主要負(fù)責(zé)對(duì)當(dāng)前周圍環(huán)境的感知并做出實(shí)時(shí)響應(yīng)。這一層屬于基于傳感器的環(huán)境感知。審慎式自主主要負(fù)責(zé)長(zhǎng)期任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)環(huán)境模型和車輛模型進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。這一層屬于基于定位與建圖的智能規(guī)劃。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成控制系統(tǒng)：移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)是由機(jī)器人所要實(shí)現(xiàn)的功能、機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)和機(jī)器人的控制方式來(lái)決定。如果機(jī)器人不具備信息反饋特征，則該控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。如果機(jī)器人具備信息反饋特征，則該控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成控制系統(tǒng)：移動(dòng)機(jī)器人的控制系統(tǒng)通常采用上、下位機(jī)二級(jí)分布式結(jié)構(gòu)。上位機(jī)是指可以發(fā)出控制命令的計(jì)算機(jī)，在屏幕上顯示各種數(shù)據(jù)信號(hào)，較為普遍的是PC機(jī)。上位機(jī)發(fā)出的命令由下位機(jī)收取，下位機(jī)再解析該命令轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的信號(hào)控制設(shè)備。下位機(jī)會(huì)不斷讀取外接設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸給上位機(jī)。上位機(jī)負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算及軌跡規(guī)劃等。下位機(jī)負(fù)責(zé)機(jī)械本體的運(yùn)動(dòng)控制及傳感系統(tǒng)的信號(hào)交互。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要完成硬件選型、硬件電路實(shí)現(xiàn)以及與其他系統(tǒng)的交互接口設(shè)計(jì)等，包括供電部分（如電源及穩(wěn)壓模塊）、動(dòng)力部分（如電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)）、控制單元（如STM32系列單片機(jī)、Arduino、MCS-51系列單片機(jī)、PLC等）等，可根據(jù)需要采用采用雙核控制或單板控制?？刂葡到y(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要完成軟件架構(gòu)、算法實(shí)現(xiàn)、信號(hào)通訊、數(shù)據(jù)分析與處理、路徑規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)控制及人機(jī)交互等。智能機(jī)器人的軟件架構(gòu)常采用基于Ubuntu的ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)架構(gòu)。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成感知系統(tǒng)：移動(dòng)機(jī)器人為完成設(shè)定任務(wù)，通常需要具備一定的功能，如語(yǔ)言交互、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)控制、定位導(dǎo)航、避障、對(duì)環(huán)境的理解等，這些功能的精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)離不開感知系統(tǒng)的存在。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成感知系統(tǒng)：移動(dòng)機(jī)器人感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器模塊組成，用于獲取機(jī)器人自身內(nèi)部和外部環(huán)境的有用信息。內(nèi)部傳感器用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人的自身狀態(tài)，如通過(guò)位置、速度、加速度、傾角等傳感器，如編碼器、陀螺儀等，獲得機(jī)器人的位姿信息和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并將這些信息反闊給控制系統(tǒng)來(lái)更好控制機(jī)器人的自身狀態(tài)。外部傳感器用于感知外部世界進(jìn)而采集與反饋外部信息，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別、避障及路徑規(guī)劃，包括視覺(jué)、觸覺(jué)、接近覺(jué)、聽覺(jué)，紅外、灰度、超聲波、溫濕度、雷達(dá)、視覺(jué)、力傳感器等可屬于外部傳感，移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考慮社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、人機(jī)、技術(shù)及工程等內(nèi)外部因素，控制、機(jī)械、感知各系統(tǒng)需融合協(xié)同，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人設(shè)定功能。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：基于ROS系統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成分析移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成ROS是機(jī)器人操作系統(tǒng)（RobotOperatingSystem）的英文縮寫。ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)誕生于斯坦福大學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)室與機(jī)器人技術(shù)公司W(wǎng)illowGarage合作的個(gè)人機(jī)器人項(xiàng)目（PersonalRobotsProgram），在2008年后全權(quán)由WillowGarage維護(hù)，2013年后移交給開源機(jī)器人基金會(huì)（OpenSourceRoboticsFoundation，OSFR）管理維護(hù)。在2010年，WillowGarage正式以開放源碼的形式發(fā)布了ROS框架，并很快在機(jī)器人研究領(lǐng)域掀起了ROS開發(fā)與應(yīng)用的熱潮。知識(shí)儲(chǔ)備：基于ROS系統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成分析移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成ROS包含了大量工具軟件、庫(kù)代碼和約定協(xié)議，旨在簡(jiǎn)化跨機(jī)器人平臺(tái)創(chuàng)建復(fù)雜、魯棒的機(jī)器人行為這一過(guò)程的難度與復(fù)雜度。ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多任務(wù)調(diào)度與分布式實(shí)時(shí)通信、支持多模式人機(jī)交互，并支持機(jī)器人應(yīng)用軟件的高效開發(fā)，進(jìn)而有效管理機(jī)器人硬件與軟件資源。知識(shí)儲(chǔ)備：基于ROS系統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成分析ROS可看作是一個(gè)分布式的進(jìn)程（即“節(jié)點(diǎn)”）框架，這些進(jìn)程被封裝在易于被分享和發(fā)布的程序包和功能包中。ROS也支持一種類似于代碼儲(chǔ)存庫(kù)的聯(lián)合系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)工程的協(xié)作與發(fā)布，可以使一個(gè)工程的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)從文件系統(tǒng)到用戶接口完全獨(dú)立決策（不受ROS限制）。所有的工程都可以被ROS的基礎(chǔ)工具整合在一起。從系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)看，ROS可以分為三個(gè)層次：文件系統(tǒng)級(jí)、計(jì)算圖和開源社區(qū)級(jí)。ROS設(shè)計(jì)者將ROS表述為“ROS=Plumbing+Tools+Capabilities+Ecosystem”，即ROS是通訊機(jī)制、工具軟件包、機(jī)器人高層技能以及機(jī)器人生態(tài)系統(tǒng)的集合體。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：基于ROS系統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成分析基于ROS的移動(dòng)機(jī)器人通常是一個(gè)集環(huán)境感知、行為控制與執(zhí)行、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。它融合了傳感器、信息處理、電子工程、計(jì)算機(jī)工程、控制工程以及人工智能等多學(xué)科研究成果，既可以接受人類指揮、運(yùn)行預(yù)先編寫的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)，是目前移動(dòng)機(jī)器人活躍的領(lǐng)域之一。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：基于ROS系統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成分析ROS移動(dòng)機(jī)器人根據(jù)所需具備的感知、動(dòng)作、規(guī)劃和協(xié)同等能力確定其系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)，通過(guò)各系統(tǒng)協(xié)同實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)位置控制、姿態(tài)軌跡規(guī)劃、操作順序管理、人機(jī)友好交互及多機(jī)通信與協(xié)同等功能，并支持移動(dòng)機(jī)器人軟件與系統(tǒng)的仿真、開發(fā)、測(cè)試驗(yàn)證等環(huán)節(jié)的開展。圖示為一種ROS移動(dòng)機(jī)器人的系統(tǒng)架構(gòu)，由機(jī)械系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、基于RTOS的控制系統(tǒng)以及基于ROS的上層控制系統(tǒng)共同組成。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：基于ROS系統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成分析為了感知和識(shí)別對(duì)象與環(huán)境，ROS移動(dòng)機(jī)器人需要具備豐富的傳感器。機(jī)器人通過(guò)使用各種環(huán)境感知傳感器獲取機(jī)器人周圍環(huán)境原始數(shù)據(jù)，通過(guò)感知算法提取目標(biāo)特征，最終目的就是讓機(jī)器人知道自己在環(huán)境中的位置，知道自己周圍環(huán)境情況是怎么樣的，以及環(huán)境中的內(nèi)容是什么含義，這些內(nèi)容之間是什么聯(lián)系。ROS常用內(nèi)部傳感器有位置、速度及加速度等，外部傳感器有激光雷達(dá)和相機(jī)（單目或雙目）等。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：基于ROS系統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成分析底層控制模塊主要用于采集傳感器數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，進(jìn)行邏輯功能處理后控制輸出設(shè)備完成相應(yīng)的功能，比如說(shuō)驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作、控制LCD屏顯示、控制數(shù)碼管顯示等。通過(guò)底層控制模塊的工作，可以實(shí)現(xiàn)在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)的速度、機(jī)器人的位姿狀態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤并加以反饋控制。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成知識(shí)儲(chǔ)備：基于ROS系統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成分析移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成為了更加高效開發(fā)機(jī)器人，通常會(huì)在機(jī)器人中央處理模塊安裝機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS，來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的智能感知、認(rèn)知理解、決策控制、任務(wù)協(xié)同等處理與管理任務(wù)。圖示機(jī)器人的中央處理模塊由X86（Inter-NUC）和ARM（樹莓派、Rockchip、Je