机械-机器人-产业技术研究.docxVIP

（一）项目概述（上报人大审议内容，简要说明项目实施的主要内容和绩效目标，限150字）（简要说明项目实施的主要内容和绩效目标） 本项目拟设计基于步进电机的云台控制系统，有较宽的速度范围和良好平稳性，在变速时 有好的过渡性和准确性，能配合移动机器人进行视觉定位和导航。进行摄像时，利用云台 的传感器和感知处理电路得到行走机器人的姿态信息，从而自动控制摄像机的姿态来抵消 机器人的抖动，达到防震目的，使摄像系统检测到的画面处个稳定的状态。 （二）立项依据 1.科学研究意义。 智能移动机器人是机器人研究领域中的一个重要分支。智能移动机器人集人工智能、信息处理、图象处理、智能控制、检测与转换等专业技术为一体，跨计算机、机械、电子、自 动控制等多学科，己经成为当今智能机器人研究领域的热点之一。 智能移动机器人是一个集环境感知，动态决策与规划，行为控制与执行等多功能于一体的 综合系统。 它集中了传感器技术，机械工程，电子工程，计算机工程，自动化控制工程 以及人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就，是目前科学技术发展最 活跃的领域之一。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在 工业，农业，国防，医疗，服务等行业中得到广泛的应用，而且在排雷，搜捕，救援，辐 射和空间领域等有害与危险场合得到很好的应用。 视觉步进是指使用视觉反馈信息对机器进行镇定控制，使其运动到期望位姿处。视觉步进 是一门综合性前沿学科。它涉及机器视觉、机器人学、图像处理、自动控制理论等多个科 学领域。云台，是一种安装、固定摄像装置的支撑设备。可以在俯仰和水平两个方向旋转 的机械装置。主要用于动态摄像、安全监控等需要捕捉运动图像（视频）的场合，旋转可 以使摄像头的采集范围变大，进而获取的信息更加全面和丰富；在需要摇动和摆动的机构 中，如机械臂等，也利用云台来实现可接触范围的延伸和扩展。 本项目设计的基于步进电机的云台控制，能驱动一体化二自由度机器人云台要能够实现水 平和俯仰方向转向的同时，还要有比较宽的速度范围和良好的平稳性，在变速时要求好的 过渡性和准确性，其次，由于此云台在调试成功后要配合移动机器人进行视觉定位和导航，不能仅仅依靠预置点定位，而是需要通过正逆运动学分析和轨迹规划来进行精确定位，所以是一个三维控制系统，其在移动机器人领域将有着十分重要的应用意义。 2.国内外研究/技术发展现状和趋势。 2.1国外发展现状和趋势 20世纪70 年代末，随着计算机技术的发展和应用，以及传感器技术的发展，移动机器人的研究又出现新的高潮。特别是80 年代开始，美国国防部DARPA 的支助下，由CMU, Standford 大学和MIT等单位开展的ALV研究；能源部制定的为期10年的机器人和智 能系统计划，以及后来的空间机器人计划；日本通产省的极限环境下作业机器人计划和人 形机器人计划；欧洲尤里卡中心的机器人计划等。 除此之外，很多世界著名公司不惜投入重金，纷纷开始研究移动机器人。进入90年代后，随着技术的迅猛发展，移动机器人向实用化、系列化、智能化进军。涌现出许许多多智 能移动机器人。如CMU的Navlab系列移动机器人系统；德国Vamors-P和Caravelle系统；日 本本田公司的P系列和ASIMO人型机器人；日本索尼的SDR-3X人型机器人和AIBO娱乐型 机器人等代表着移动机器人各个方面的先进研究成果。 智能移动机器人是第三代机器人，这种机器人带有多种传感器，能够将多种传感器得到的 信息进行融合，能够有效的适应变化的环境，具有很强的自适应能力、学习能力和自治能 力。 目前研制中的智能机器人智能水平并不高，只能说是智能移动机器人的初级阶段。智能移 动机器人研究中当前的核心问题有两个方面;一方面是，提高自主机器人的自主性，这是就 智能移动机器人与人的关系而言，既希望智能移动机器人进一步独立于人，具有更为友善 的人机界面。从长远来说，希望操作人员只要给出要完成的任务，而机器自动形成完成该 任务的步骤，并自动完成它。另一方面是，提高智能移动机器人的适应性，提高智能移动 机器人适应环境变化的能力，这就是智能移动机器人与环境的关系而言，希望加强它们之 间的交互关系。 在各国的智能移动机器人发展中，美国的智能移动机器人技术在国际上一直处于领先地位，其技术全面、先进、适应性也很强，性能可靠、功能全面、精确度高，其视觉、触觉等 人工智能技术已在航天、汽车工业中广泛应用。日本由于一系列扶植政策，各类机器人包 括智能移动机器人的发展迅速。欧洲各国在智能移动机器人的研究和应用在世界上处于公 认的领先地位。 2.2国内发展现状和趋势 我国移动机器人是从八五期间开始这方面研究。同世界主要机器人大国相比，尽管我国在 移动机器人的研究起步比较晚，但是发展却是很迅速。对于一