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1、西南科技大學畢業(yè)設計（論文）開題報告學院信息工程學院專業(yè)班級自動0301姓名劉科學號20035338題目移動機器人感知單元的軟件設計題目類型設計型一、選題背景及依據(jù)（簡述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求狀況，說明選題目的、意義，列出主要參考文獻）1、移動機器人概述近年來，機器人已成為高技術領域內(nèi)具有代表性的戰(zhàn)略目標。機器人技術的出現(xiàn)和發(fā)展，不但使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)面貌發(fā)生了根本性的變化，而且將對人類的社會生活產(chǎn)生深遠的影響。機器人技術集力學、機械學、電子學、生物學、控制論、計算機、人工移動、系統(tǒng)工程等多種學科知識之大成，是一
2、項綜合性很強的新技術。目前，隨著機器人技術的迅速發(fā)展和自動化程度的進一步提高，人們對機器人的功能也提出了更高的要求，在這種情況下，移動機器人應運而生。移動機器人是這樣一類機器人：機器人本身能認識工作環(huán)境、工作對象及其狀態(tài)，它根據(jù)人給予的指令和“自身”認識外界的結(jié)果來獨立的決定工作方法，利用操作機構(gòu)和移動機構(gòu)實現(xiàn)任務目標，并能適應工作環(huán)境的變化。這些移動機器人，有的能夠模擬人類用兩條腿走路，可在凹凸不平的地面上行走移動;有的具有視覺和觸覺功能，能夠進行獨立操作、自動裝配和產(chǎn)品檢驗：有的具有自主控制和決策能力。這些移
3、動機器人，不僅應用各種反饋傳感器，而且還能夠運用人工移動中各種學習、推理和決策技術。隨著各種新技術的出現(xiàn)，移動機器人還應用了許多最新的移動技術，如臨場感應技術、虛擬現(xiàn)實技術、多移動體技術、人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術、遺傳算法和遺傳編程、仿生技術、多傳感器集成和融合技術以及納米技術等。移動機器人一般由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。根據(jù)研制目的不同，移動機器人硬件系統(tǒng)的構(gòu)成也不盡相同，比較完整的典型結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。由圖可見，移動機器人硬件系統(tǒng)綜合運用了多種移動模擬技術，其目標是建立起一個“人”的模型。移動機器人軟件系統(tǒng)，就
4、相當于機器人的“大腦”，移動機器人之所以能夠代替人做大量的工作，就是因為它具有和人類的大腦思維能力相仿的移動控制系統(tǒng)。而這個移動控制系統(tǒng)其實就是移動機器人的軟件系統(tǒng)。移動機器人的軟件系統(tǒng)實際上也就是人工移動主要技術對于機器人的綜合運用。移動機器人的軟件系統(tǒng)，如圖1-2所示。2、機器人與傳感器人們的生產(chǎn)和生活的需要，以及科學技術的發(fā)展，促使了機器人及其技術的發(fā)展。機器人研究首先是從模仿人開始，也就是說計算機是人類大腦或智力的外延，執(zhí)行機構(gòu)是人類四肢的外延，傳感器是人類五官的外延。其中，傳感器處于連接外界環(huán)境與機器人
5、的接口位置，是機器人信息獲取的窗口。要使機器人擁有智能，對環(huán)境的變化作出反應，首先，必須使機器人具有感知環(huán)境的能力，用傳感器采集環(huán)境信息是機器人智能化的第一步；其次，如何采用適當?shù)姆椒?，將多個傳感器獲取的環(huán)境信息加以綜合處理，控制機器人進行智能作業(yè)，更是機器人智能化的重要體現(xiàn)，所以，傳感器及其信息處理系統(tǒng)，兩者相輔相成，構(gòu)成了機器的智能，為機器人智能作業(yè)提供決策的依據(jù)。自從機器人問世以來，其技術上的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個時期：（1）第一代示教再現(xiàn)型機器人。它不配備任何傳感器，一般采用簡單的開關控制、示教再現(xiàn)控制和
6、可編程序控制，機器人的作業(yè)路徑或運動參數(shù)都需要示教或編程給定，在工作過程中，它無法感知環(huán)境的改變而改善自身的性能、品質(zhì)。（2）第一代感覺型機器人。此種機器人配備了簡單的內(nèi)外部傳感器，能感知自身運行的速度、位置、姿態(tài)等物理量，并以這些信息的反饋構(gòu)成閉環(huán)控制，如，配備簡易視覺、力覺傳感器等簡單的外部傳感器，因而具有部分適應外部環(huán)境的能力。（3）第三代智能型機器人。目前尚在研究和發(fā)展之中，它具有多種外部傳感器組成的感覺系統(tǒng)，可通過對外部環(huán)境信息的獲取、處理，能確切地描述外部環(huán)境，魚土地完成某一項任務。一般地，它擁有自己
7、的知識庫、多信息處理系統(tǒng)，可在結(jié)構(gòu)或半結(jié)構(gòu)的環(huán)境中工作，能根據(jù)環(huán)境的變化作出對應的決策。但是，我們還不得不承認，即使是目前世界上智能最高的機器人，它對外部環(huán)境變化的適應能力也非常有限，還遠遠沒有達到人們預想的目標。然而，我們還不得不承認，即使是目前世界上智能最高的機器人，它對外部環(huán)境變化的適應能力也非常有限，還遠遠沒有達到人們預想的目標。為了解決這一問題，機器人研究領域的學者們一方面開發(fā)研究機器人的各種外部傳感器，研究多信息處理系統(tǒng)，使其具有更高的性能指標和更寬的應用范圍；另一方面，如何將多個傳感器得到的信息、綜
8、合利用，發(fā)展多信息處理技術，使機器人能更準確、全面、低成本地獲取所處環(huán)境的信息。3、機器人的感覺系統(tǒng)機器人的感覺系統(tǒng)通常指的是機器人的外部傳感器系統(tǒng)，通過這些傳感器，機器人獲得其所處環(huán)境的有關信息。機器人的感覺研究首先從研究人的感覺出發(fā)，人的各種感覺器官及其功能都成為機器人感覺的模仿對象。從目前的研究現(xiàn)狀看，有些感覺遠不如人類，如視覺和圖像理解；但也有些傳感器，其性能指標
