电脑智能机器人软件

篇一：智能机器人综合设计

项目设计报告撰写要求及说明

一、 撰写内容要求

撰写内容必须包括但不限于以下内容：

1. 概述

2. 需求分析

3. 概要设计

4. 详细设计

5. 系统实现

6. 系统测试

7. 结论

8. 参考文献

二、撰写格式要求

1．目录

目录由设计（论文）的章、节、条、附录等的序号、名称和页码组成。章节既是设计（论文）的提纲，也是其组成部分的标题。目录的序号一律采用阿拉伯数字。 “目录”两字采用一级标题排版；章题目和结尾内容题目采用二级标题排版；节题目采用四号宋体字，1.5倍行距，居左；条题目采用小四号宋体字，1.5倍行距，左缩进2个字符。须注明各题目的起始页码，页码为小四号“Times New Roman”字体，题目与页码用“??”相连。

2．正文部分

正文内容必须实事求是、客观真实、准确完备、合乎逻辑、结论严谨、层次分明、语言流畅，符合学科、专业的有关要求。结论：准确、完整、明确、精练。但仍可以在结论或讨论中提出建议、设想、尚待解决的问题等。

? 装订规格要求

纸张大小：纸的尺寸为标准A4纸。

页边距：上、下、左、右各25mm。

装订：封面、目录和参考文献单面打印，其余部分双面打印，沿长边装订。

正文字体字号：中文小4号宋体，英文小四号“Times New Roman”字型，全文统一。 页码：页码用阿拉伯数字连续编页，字号与正文字体相同，页底居中，数字两侧用一字横线修饰，如－3－。

页眉：自正文页起加页眉，眉体使用单线，页眉字体为5号楷体。

封面：采用统一的标准封面。

? 标题要求

主体部分按章、节、条、项分级，在不同级的章、节、条、项阿拉伯数字编号之间用“

? 主体部分

（a）绪论、正文、结论部分除有标题要求外，汉字字体采用小四号宋体，1.5倍行距。外文、数字字号与同行汉字字号相同，字体用“Times New Roman”字体。

（b）插图：插图包括图解、示意图、构造图、框图、流程图、布置图、地图、照片、图版等。插图注明项有图号、图题、图例。图号编码用章序号。如“图3.1”表示第3章第1图。图号与图题文字间置一字空格，置于图的正下方，图题用5号宋体，须全文统一。图中标注符号文字字号不大于图题的字号。

（c）表：表的一般格式是数据依序竖排，内容和项目由左至右横读，通版排版。表号也用章序号编码，如：表3.1是第3章中的第1表。表应有表题，与表号之间置一字空格，置于表的上方居中，用5号宋体，须全文统一。表中的内容和项目字号不大于表题的字号。

（d）公式：公式包括数学、物理和化学公式。正文中引用的公式、算式或方程式等可以按章序号用阿拉伯数字编号，如式（3-1）表示第3章第1式，公式一般单行居中排版与上下文分开，式号与公式同行居公式右侧排版。

? 参考文献

参考文献格式规范如下：

书籍：[1] 作者1,作者2.书名[M],出版社,出版年

网址：[2] 作者.名称[EB/OL],网址,年.月

期刊：[3] 作者1,作者2.论文名称[J],期刊名称,年代,卷（期）: 起止页码 例如：

[1] 作者1,作者2.Eclipse从入门到精通[M],清华大学出版社,2005

[2] 作者.软件设计模式[EB/OL],www.itisedu.com/10289.htm,2004.3

[3] 作者1,作者2.论文名称[J],清华大学学报,2005,4(1):26-35

2012级电子工程系

实训学期

智能机器人综合项目

项目名称：

(转 载于:wWw.SmHaIDA.cOM 海达 范文 网:电脑智能机器人软件)

二 零 一五 年 八 月

目 录

第1章 概述 ································································· 1

第2章 需求分析 ··························································· 2

2.1 系统功能简述 ······································································ 2

2.2 需求规格 ············································································ 2

2.2.1 功能需求 ···················································································· 2

2.2.2 非功能需求 ················································································· 2

2.3 运行环境 ············································································ 2

第3章 概要设计 ··························································· 3

3.1 设计方法 ············································································ 3

3.2 总体设计 ············································································ 3

3.1.1 系统结构 ···················································································· 3

3.1.2 处理流程 ···················································································· 3

3.2 接口设计 ············································································ 4

3.2.1 用户接口 ···················································································· 4

3.2.2 外部接口 ···················································································· 5

3.2.3 内部接口 ···················································································· 5

3.3 系统数据结构设计 ································································ 5

3.3.1 结构体定义 ················································································· 5

3.3.2 常量定义 ···················································································· 6

3.3.3 公共变量定义 ·············································································· 6

3.4 系统出错信息设计 ································································ 6

第4章 详细设计 ··························································· 7

4.1 车辆信息录入模块设计 ·························································· 7

4.2 XXX模块设计 ····································································· 8

第5章 系统实现 ·························································· 10

5.1 系统主程序代码 ································································· 10

5.2 XX程序代码 ····································································· 10

第6章 系统测试 ·························································· 11

6.1 XX功能测试 ······································································ 11

6.2 XX功能测试 ······································································ 11

第7章 结 论 ····························································· 12 参考文献 ······································································ 13

篇二：主流机器人软件开发平台

导言

本文对目前现役实用机器人的软件开发平台进行整体的评测。主要内容是根据本人对这些平台的实际使用经验编写的。

什么是机器人软件开发平台？

所谓的“机器人软件开发平台”我们指的是用来给多种机器人设备开发程序的软件包。它一般包括下列内容：

? ? ? ? ? ?

统一的编程环境 统一的编译执行环境 可重用的组建库

完备的调试/仿真环境

对多种机器人硬件设备的“驱动”程序支持 通用的常用功能控制组件，例如计算机视觉技术、导航技术和机械手臂控制等。

大家可以看到，一个机器人软件开发平台需要包含很多东西。就我本人的观点，现在还没有一个现有的产品能满足所有的要求。它们总是或多或少的缺了什么东西。

机器人软件平台

为什么要使用机器人软件开发平台？

机器人控制软件的花费在整个机器人应用系统预算中占据了很大比例。比如，一个自动控制项目的80%工作量都集中在系统集成方面，包括软件的发开和定制。所以机器人开发平台的作用就是减少软件工程师的工作量，同时减少项目开支。 除了软件工程的问题外，在一个真正的机器人项目中还要涉及大量的人工智能。一个集成了许多现成的、可靠的组件库的统一软件开发平台，在应付各种机器人工程时能帮上大忙。

最后的问题是“行为协作”。许多文献中都有对行为协作的讨论。正因为这是一个普遍存在的问题，所以一些平台提供了统一的解决方案。

应用功能测评

Evolution Robotics's ERSP

Evolution Robotics是一个集设计和销售机器人软硬件的开发平台，简称ERSP。整个软件非常成熟。它集成了视觉识别系统（VIRP）和视觉导航绘图系统（VSLAM）。它所用的视觉系统是基于David Lowe开发的算法（已注册专利）。 平台提供了可视化的编程环境工具，通过搭建图标来构建程序。

可视化编程界面

系统通过运行时的“任务”程序来激活或停止“行为”组件。系统不支持仿真。它在Windows 和Linux下运行.

Microsoft Robotics Studio

微 软最近成立了专门的团队开发机器人软件平台，产品叫做Microsoft Robotics Studio（MSRS）。它能在Windows和Windows CE下运行。分布运行的开发环境承担了大部分的信息传递和线程管理任务。它的行为协作基于“服务优先级”的概念。它提供了完备的仿真和图形化开发环境。

可视化编程界面

仿真环境

在 微软大旗的感召下，越来越多的机器人设备厂商宣布支持MSRS。（不知道在这个领域会不会出现WINDOWS的局面？不过我想应该不会，根据我的经验，在 涉及程序开发这个领域微软的感召力仅局限与WINDOWS平台，根据他们公司的一贯作风来看，应该是不会做包打天下的产品的。译者注）

OROCOS

OROCOS是一个开源的控件库。这些控件主要用于高级运动控制和机器人控制。它自己带有一个针对实时运行环境优化了的开发平台。该环境使用“锁无关缓冲区”技术，满足应用程序对实时性严格的要求。

OROCOS体系

篇三：BeRobot 世界最小人形智能机器人

台湾极趣科技公司研发的这款机器人，身高只有15 cm，取名“Be Robot”。目前已经为“Be Robot”申请吉尼斯纪录认证，通过之后，可望获得“世界最小商品化人形机器人”头衔。 “Be Robot”有十六个自由度，可以控制16个伺服马达，内置超过四万种动作，举凡双足步行、踢足球、翻筋斗、挥拳、弯身、屈膝、跳舞、伏地挺身，甚至太极拳都难不倒它。Be Robot具有软件教育、结构教育的功能，是一个机器人开发平台，使用者除了上网下载设定好的动作之外，还可以经由动作编辑程序设计各种复杂的动作，教导您学校学不到的自动控制技术、机械技术、电子技术、程序控制等，让您学得一技之长。

身高：15 cm

重量：250 g

Be Robot有多种操控模式：Program mode，Online Control mode，Remote Control mode，Interactive mode，Time Froze mode。此外，还具有8个外接模块输入接口，可连结诸如：陀螺仪、语音控制、速度感应器、影像控制、超音波传感器、手机控制…等等控制组件，让机器人达成不可能的任务。

产品说明：

? 容易组装拆卸，可以变形多种造型

? 16个自由度，可用电脑控制伺服马达的速度和角度

? 可以由USB下载程序，更新Be Robot动作

? 动作规划程序是一套电脑人机介面软件，可以控制16个伺服器，提供6种速率选择和远

端遥控指令。

? 配备18个按键的007超薄迷你红外遥控器

? 身体由轻巧又坚固的电镀镁铝合金骨架连接，胸部及背部附有弹性而坚固的外壳，可以保

护内部重要的控制板。

使用AAA（7号）镍氢电池，可连续动作1.5小时（具体时间与动作速度，方式有关）。也可采用4.8V~6V直流电源。

篇四：智能机器人控制系统

机器人的控制

机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。

智能机器人控制的关键技术

关键技术包括：

(1)开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。

(2)模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。

(3)机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。

(4)网络化机器人控制器技术：目前机器人的应用工程由单台机器人工作站

向机器人生产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。

PID控制原理和特点

在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

比例（P）控制

比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。

积分（I）控制

在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入积分项。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。

微分（D）控制

在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性环节或有滞后组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化超前，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入比例项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是微分项，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

在PID 控制中，积分控制的特点是：只要还有余差（即残余的控制偏差）存在，积分控制就按部就班地逐渐增加控制作用，直到余差消失。所以积分的效果比较缓慢，除特殊情况外，作为基本控制作用，缓不救急。微分控制的特点是：尽管实际测量值还比设定值低，但其快速上扬的冲势需要及早加以抑制，否则，等到实际值超过设定值再作反应就晚了，这就是微分控制施展身手的地方了。作为基本控制使用，微分控制只看趋势，不看具体数值所在，所以最理想的情况也就是把实际值稳定下来，但稳定在什么地方就要看你的运气了，所以微分控制也不能作为基本控制作用。比例控制没有这些问题，比例控制的反应快，稳定性好，是最基本的控制作用，是 “皮”，积分、微分控制是对比例控制起增强作用的，极少单独使用，所以是”毛”。在实际使用中比例和积分一般一起使用，比例承担主要的控制作用，积分帮助消除余差。微分只有在被控对象反应迟缓，需要在开始有所反应时，及早补偿，才予以采用。只用比例和微分的情况很少见。

PID控制器的参数整定

PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际

中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。

篇五：关于智能机器人的认识

关于智能机器人路径规划的认识

樊阳阳

仪器仪表工程 学号2013704008

摘 要

智能机器人是人工智能的理想研究平台，是一个在感知、思维、效应方面全面模拟人的机器系统，它是人工智能技术的综合试验场，可以全面地考察人工智能各个领域的技术。在简要介绍智能机器人及发展状况的基础上，深入阐述了机器人在其路径规划算法的研究现状，对全局的路径规化算法作出了详细的研究，指出各种算法的优缺点，提出建立嵌入式智能机器人路径规划平台，实现了基于嵌入式实时系统的智能机器人路径规划算法。

关键词：嵌入式技术；路径规划；智能机器人

On the Understanding of the Intelligent Robot Path Planning Abstract

Intelligent robot is an ideal research platform, artificial intelligence (ai) is a comprehensive simulation in terms of perception, thinking, effect of machine system, it is a comprehensive range of artificial intelligence technology, can fully inspect all areas of artificial intelligence technology. The brief introduction of intelligent robots and the development status, on the basis of deeply expounds the robot in its research status quo of path planning algorithm for global path planning algorithm made a detailed research, and points out the advantages and disadvantages of various algorithms, the proposed embedded intelligent robot path planning platform, realizes the intelligent robot path planning algorithm based on embedded real-time system. Key words:Embedded technology;Path planning;Intelligent robot

目 录

前 言 ................................................. 4

第1章 智能机器人的未来发展 .............................. 5

第2章 智能机器人的路径规划技术研究 ...................... 7

第3章 全局路径规划算法研究 .............................. 8

第3.1节 构型空间法 ...................................... 8

第3.2节 可视图法 ........................................ 8

第3.3节 优化算法 ........................................ 8

第3.4节 拓扑法 .......................................... 8

第3.5节 栅格解耦法 ...................................... 9

第3.6节 自由空间法 ...................................... 9

第3.7节 神经网络法 ...................................... 9

第4章 嵌入式智能机器人路径规划算法的应用与实现 ......... 11

结 论 ................................................ 12

参考文献 ................................................ 13

前 言

智能机器人是一个在感知、思维、效应方面全面模拟人的机器系统，外形不一定像人。它是人工智能技术的综合试验场。可以全面地考察人工智能各个领域的技术。研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。

人们通常把机器人划分为三代。第一代是可编程机器人。这种机器人一般可以根据操作人员所编的程序，完成一些简单的重复性操作。这一代机器人是从60 年代后半叶开始投入实际使用的, 目前在工业界已得到广泛应用。第二代是“感知机器人”, 又叫做自适应机器人, 它在第一代机器人的基础上发展起来的, 能够具有不同程度的“感知”周围环境的能力。这类利用感知信息以改善机器人性能的研究开始于70年代初期, 到1982 年, 美国通用汽车公司为其装配线上的机器人装配了视觉系统, 宣告了感知机器人的诞生, 在80 年代得到了广泛应用。第三代机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制, 它可以把感知和行动智能化结合起来, 因此能在非特定的环境下作业, 称之为智能机器人。

智能机器人与工业机器人的根本区别在于, 智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。而感知本身, 就是人类和动物所具有的低级智能。因此机器的智能分为两个层次: ①具有感觉、识别、理解和判断功能; ②具有总结经验和学习的功能。所以, 人们通常所说的第二代机器人可以看作是第一代智能机器人。

第1章 智能机器人的未来发展

智能机器人的开发研究取得了举世瞩目的成果。那么, 未来智能机器人技术将如何发展呢? 日本工业机器人协会对下一代机器人的发展进行了预测。提出智能机器人技术近期将沿着自主性、智能通信和适应性三个方向发展。下面我们简单介绍人工智能技术、操作器、移动技术、动力源和驱动器、仿生机构等。

( 1) 人工智能技术在机器人中的应用

把传统的人工智能的符号处理技术应用到机器人中存在哪些困难呢? 一般的工业机器人的控制器, 本质是一个数值计算系统。如若把人工智能系统( 如专家系统) 直接加到机器人控制器的顶层, 能否得到一个很好的智能控制器? 并不那么容易。因为符号处理与数值计算, 在知识表示的抽象层次以及时间尺度上的重大差距,把两个系统直接结合起来, 相互之间将存在通信和交互的问题, 这就是组织智能控制系统的困难所在。这种困难表现在两个方面: 一是传感器所获取的反馈信息通常是数量很大的数值信息, 符号层一般很难直接使用这些信息, 需要经过压缩、变换、理解后把它转变为符号表示, 这往往是一件很困难而又耗费时间的事。而信息来自分布在不同地点和不同类型的多个传感器。从不同角度, 以不同的测量方法得到不同的环境信息。这些信息受到干扰和各种非确定性因素的影响, 难免存在畸变、信息不完整等缺陷, 因此使上述的处理、变换更加复杂和困难。二是从符号层形成的命令和动作意图, 要变成控制级可执行的指令( 数据) , 也要经过分解、转换等过程, 这也是困难和费时的工作。它们同样受到控制动作和环境的非确定性因素的影响。由于这些困难, 要把人工智能系统与传统机器人控制器直接结合起来就很难建立实时性和适应性很好的系统。

（2）操作器

工业机器人手臂的设计制造已趋于成熟,因此在智能机器人操作器方面的研究, 人们的兴趣主要集中在各种具有柔性和灵巧性的手爪和手臂上。机器人手臂结构要适应智能机器人高速、重载、高精度和轻质的发展趋势。其中轻质化是关键。新型高刚度、抗震结构和材料是目前国外研究的前沿。

机器人的手、腕以及连接机构是引人注目的研究课题。其中手腕机构的研究注重于快速、准确、灵活性、柔顺性和结构的紧凑性。与人协调作业关系密切的一类智能机器人如医用机器人、空间机器人、危险品处理机器人、打毛刺机器人等, 它们都面临着如何快速、准确地把人的意志和人手的熟练操作传送到机器人执行机构的问题。目前, 要让机器人作业一个小时, 其软件编制需要60 个小时,

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