3.5無纜自治水下機(jī)器人3.5.1無纜自治水下機(jī)器人用途(1)AUV的分類(2)AUV的特點(diǎn)3.5.2典型無纜自治水下機(jī)器人介紹3.6水下機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢無纜自治水下機(jī)器人第四章服務(wù)機(jī)器人4.1服務(wù)機(jī)器人概述定義

服務(wù)機(jī)器人有別于工業(yè)機(jī)器人的特征主要體現(xiàn)在任務(wù)要求、操作環(huán)境和機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面4.2服務(wù)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)①環(huán)境的表示②環(huán)境感知傳感器和信號處理方法

③控制系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)④復(fù)雜任務(wù)和服務(wù)的實(shí)時規(guī)劃⑤適應(yīng)于作業(yè)環(huán)境的機(jī)械本體結(jié)構(gòu)⑥人-機(jī)器人接口無纜自治水下機(jī)器人4.3典型的服務(wù)機(jī)器人

4.3.1醫(yī)療機(jī)器人(1)腦神經(jīng)外科手術(shù)輔助機(jī)器人(2)輔助內(nèi)鏡外科手術(shù)機(jī)器人無纜自治水下機(jī)器人4.3.2個人服務(wù)機(jī)器人

個人服務(wù)機(jī)器人通常是指在醫(yī)院、家庭、療養(yǎng)院及康復(fù)中心等對殘疾人、老人提供各種協(xié)助的機(jī)器人，以及代替人進(jìn)行家務(wù)勞動的機(jī)器人。(1)傷殘人助理機(jī)器人

英國MikeTopping公司從1987年開始研制一種稱為Handy1的機(jī)器人，它能為患有腦癱、運(yùn)動神經(jīng)元疾病、中風(fēng)、肌營養(yǎng)不良等疾病的殘疾人和意外事故的受傷者提供多種服務(wù)，如幫助他們就餐、洗臉、刮臉、刷牙和化妝。

傷殘人助理機(jī)器人控制器應(yīng)當(dāng)具有多種交互能力，如話音識別、語音合成、傳感器的輸入、手柄控制等。傷殘人助理機(jī)器人的簡便性及多功能性會對殘疾人和護(hù)理人員具有很大的吸引力，因?yàn)樗鼮橛刑厥庑枨蟮娜藗兲峁┝溯^大的自主性，使他們增加了融入到正常環(huán)境中的機(jī)會。

無纜自治水下機(jī)器人(2)智能輪椅

為殘疾人或行動不便者提供有行走能力的機(jī)器人輪椅是個人服務(wù)機(jī)器人的一個重要應(yīng)用。機(jī)器人輪椅與普通的機(jī)械式輪椅不同，它可以具有視覺導(dǎo)航、口令導(dǎo)航等功能，并能與人進(jìn)行語音交互。

機(jī)器人輪椅技術(shù)的關(guān)鍵是安全導(dǎo)航問題，采用的基本方法是用超聲波、紅外線和視覺測距，也有采用口令控制。

超聲波和紅外線導(dǎo)航的主要不足是可控測量范圍有限，視覺導(dǎo)航可以克服這方面的不足。

機(jī)器人輪椅還具有與輪椅使用者交互的功能，這種交互最直接的方式是通過語音對話來實(shí)現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)這些功能，機(jī)器人輪椅的控制系統(tǒng)應(yīng)包括口令識別與語音合成、機(jī)器人自定位、動態(tài)隨機(jī)避障、多傳感器信息融合、實(shí)時自適應(yīng)導(dǎo)航控制等功能。無纜自治水下機(jī)器人(3)機(jī)器人除草機(jī)

瑞典HusqvarnaAB公司開發(fā)的TheSolarMower自主式草坪除草機(jī)是一種替代人從事除草勞動的家務(wù)服務(wù)機(jī)器人。

它所要解決的關(guān)鍵問題是怎樣將一個1h/1000W的除草過程轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€50h/20W的過程。

EnergySensorCableTheCuttingSystemAlarmandCodeInformationandSettingMaintenanceSafetyNavigationTechnicalSpecification無纜自治水下機(jī)器人

4·3·3工程機(jī)器人

工程機(jī)器人通常是指在室外或野外代替人從事施工、建筑等作業(yè)的機(jī)器人。

這類機(jī)器人是在傳統(tǒng)的工程機(jī)械基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，有時也稱為機(jī)器人化機(jī)器。也許從外觀上看不出機(jī)器人化工程機(jī)械與傳統(tǒng)工程機(jī)械的區(qū)別，但它是在傳統(tǒng)工程機(jī)械基礎(chǔ)上結(jié)合了機(jī)器人技術(shù)的一種智能機(jī)器，工作效率更高，作業(yè)質(zhì)量更好，改善操作性能，降低操作者勞動強(qiáng)度和操作技術(shù)等級等。(1)噴漿機(jī)器人噴漿就是噴射混凝土。噴漿支護(hù)是現(xiàn)代建設(shè)施工中廣泛采用的支護(hù)方法，在鐵路、公路隧道、礦山巷道、水利和水電的涵洞、地鐵以及各種地下建筑施工中，噴漿支護(hù)方法被普遍采用。無纜自治水下機(jī)器人(2)壓路機(jī)器人在公路、鐵路、機(jī)場、碼頭等交通運(yùn)輸和水利工程的建設(shè)中，壓路機(jī)是一種必不可少的工程機(jī)械。目前使用的普通壓路機(jī)在施工效率和壓實(shí)方面都難以滿足高等級工程的需求。振動壓路機(jī)采用大激振力輔助壓實(shí)方式，作用深度大，生產(chǎn)效率高，但由于這種壓路機(jī)振動工作方式使駕駛員長期處于強(qiáng)振動、高噪音的工作環(huán)境中，不僅勞動強(qiáng)度大，而且損傷身心健康。(3)隧道鑿巖機(jī)器人隧道開挖是現(xiàn)代交通、水電、礦山、軍事工程等大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的一項難度大、耗資耗時多、勞動條件差但又十分關(guān)鍵、十分重要的施工作業(yè)。隧道開挖一般采用掘進(jìn)法和鉆爆法。前者是采用龐大復(fù)雜的掘進(jìn)機(jī)，用類似機(jī)械切削的方法一次將整個隧道斷面成型。這種施工方法特點(diǎn)是掘迸速度快、安全，但該方法使用的全斷面掘迸機(jī)價格非常昂貴。鉆爆法的施工則比較靈活，斷面適應(yīng)性好，設(shè)備費(fèi)用相對低廉。無纜自治水下機(jī)器人(4)林木球果采集機(jī)器人

林木球果采集機(jī)器人由機(jī)械手、行走機(jī)構(gòu)、液壓驅(qū)動系統(tǒng)和計算機(jī)控制系統(tǒng)組成。其中機(jī)械手由回轉(zhuǎn)盤、立柱、大臂、小臂和采集爪組成，整個機(jī)械手共有5個自由度。采集爪是一個具有兩片類似梳子形狀的可張開和閉攏的夾子。試驗(yàn)表明，這種球果采集機(jī)器人每臺可采松果500kg，是人工上樹采摘的30一50倍。而且它對母樹的破壞較小，采凈率高，對森林的生態(tài)保護(hù)和林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。無纜自治水下機(jī)器人4·3·4極限作業(yè)機(jī)器人極限作業(yè)機(jī)器人是指代替人到人不能去或不適宜去的環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)的機(jī)器人，這些環(huán)境通常包括高溫、高壓、有毒、放射性、深水、高空等。人在這些環(huán)境中作業(yè)所能容忍的條件是有一定限度的，超過這些限度，就會危及人的生命。

(1)消防機(jī)器人遙控消防機(jī)器人噴射滅火機(jī)器人消防偵察機(jī)器人攀登營救機(jī)器人救護(hù)機(jī)器人

(2)核處理機(jī)器人該機(jī)器人有五個自由度，高度為5m，直徑2.2m，重15t。它采用了基于傳感器反饋的可編程控制系統(tǒng)，可切割長1.1m、寬0.4m、高1m的混凝土快。(3)水下機(jī)器人無纜自治水下機(jī)器人第5章微機(jī)器人

5.1概述

1981年由于現(xiàn)代物理和微系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展，IBM公司蘇黎世實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了掃描隧道顯微鏡

(STM)。從此，人類可以親眼直接看到立體的原子。

1987年加州大學(xué)伯克利分校制造出直徑100μm的微馬達(dá)。之后又研制成微齒輪、曲柄和彈簧等。

1993年美國研究出用于眼球網(wǎng)膜顯微手術(shù)的微操作機(jī)器人

1995年日本通產(chǎn)省機(jī)械技術(shù)研究所研究出應(yīng)用于生物工程細(xì)胞操作的雙手微操作機(jī)器人。相繼，中國、加拿大、瑞典、芬蘭、德國、法國都研制出各式各樣的微操作機(jī)器人，同時世界各國也研制出形形色色、斑讕摧瑰的微型機(jī)器人。無纜自治水下機(jī)器人5.2微機(jī)器人概念和分類5.2.1概念何謂微機(jī)器人，眾說紛紜，當(dāng)前有幾種說法。

O微小化機(jī)構(gòu)和微小化電子器件集成的智能機(jī)器，稱微機(jī)器人。

O可編程的微型機(jī)械或微動機(jī)械，稱為微機(jī)器人。

O外形、移動或操作在微米尺度下的機(jī)器人，稱為微機(jī)器人。5.2.2分類微機(jī)器人的分類，當(dāng)前也是莫衷一是。（1）按尺寸分類

O外形1—10mm稱為小型機(jī)器人。

O外形1—1000μm稱為微機(jī)器人。

O外形1—100nm稱為納米機(jī)器人。無纜自治水下機(jī)器人(3)按機(jī)能分類

O微型機(jī)器人，外形很小，移動精度不要求很高。

O微操作機(jī)器人，外形未必很小，但其操作尺度極小，精度很高。

5.3微型機(jī)器人

5.3.1微型機(jī)器人驅(qū)動方法和原理為實(shí)現(xiàn)微型機(jī)器人(microrobot)的微型和微動，國際學(xué)術(shù)界提出很多新思想、新方法，有“尺蠖法"、"沖擊法"、"蠕動法"、"振動法"、"蛇行法"和"碰撞法"。

(1)尺蠖法(2)按形式分類

(2)沖擊法(3)蠕動法

(4)振動法(5)碰撞法無纜自治水下機(jī)器人5.3.2微型機(jī)器人

(1)管道檢查微型機(jī)器人

(20mm管道內(nèi))(2)腔道檢查微型機(jī)器人

(3)微型步行機(jī)器人

1992年日本東京工業(yè)大學(xué)研制出用SMA驅(qū)動的8足微型步行機(jī)器人。體長7cm，用空氣