第一篇：机 器 人 技 术 基 础 论 文
机 器 人 技 术 基 础 论 文
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工业机器人是应用于制造环境下以提高生产率的一种工具。它的历史并不算长，直到1959年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，机器人的历史才真正拉开了帷幕。
二十世纪50、60年代，随着机构理论和伺服理论的发展，机器人进入了使用化阶段。1954年美国的G.C.Devol发表了“通用机器人”专利；1960年美国AMF公司生产了柱坐标型Versatran机器人，可作点位和轨迹控制，这是世界上第一种用于工业生产上的机器人。
英格伯格在大学攻读一种研究运动机构如何才能更好地跟踪控制信号的伺服理论。德沃尔曾于1946年发明了一种系统，可以“重演”所记录的机器的运动。1954年,德沃尔又获得可编程机械手专利，这种机械手臂按程序进行工作，可以根据不同的工作需要编制不同的程序，因此具有通用性和灵活性，英格伯格和德沃尔都在研究机器人，认为汽车工业最适于用机器人干活，因为是用重型机器进行工作，生产过程较为固定。1959年，英格伯格和德沃尔联手制造出第一台工业机器人。
工业机器人可用于承担常规的、冗长乏味的装配线工作，或执行那些对工人也许有危害的工作。例如，在第一代工业机器人中，曾有一台被用于更换核电厂的核燃料棒。从事这项工作的工人可能会暴露在有害量的放射线下。工业机器人也能够在装配线上操作——安装小型元件，例如将电子元件安装在线路板上。为此，工人可以从这种冗长乏味任务的常规操作中解放出来。通过编程的机器人还能去掉炸弹的雷管、为残疾者服务以及在我们社会的众多应用中发挥作用。
机器人可被看作将臂端执行工具、传感器以及夹爪移动到某个预定位置的一台机器。当机器人到达该位置，它将执行某个任务。该任务可能是焊接、密封、机械装载、机械卸载，或许多装配工作。除了编程以及打开和关闭系统之外，一般情况下，均不需要人们的参与就能完成这类工作。
机器人是一台可再编程的多功能机械手，它可通过可编程运动移动零件、物料、工具或特殊装置以执行某种不同任务。由这项定义可导致下面段落中被阐述的其他定义，它们为机器人系统提供了完整的写照。
预编程位置是机器人为了完成工作必须遵循和通过的途径。在这些位置的某点，机器人会停下来并执行某种操作，例如装配零件，喷漆或焊接。这些预编程位置被存储在机器人的记忆装置中供以后继续操作时使用。此外，当工作的要求发生变化时，不仅其他编程数据而且这些预编程位置均可作修改。因此，正由于这种编程的特点，一台工业机器人与一台可存储数据、以及可回忆及编辑的计算机十分相似。
机械手是机器人的手臂，它允许机器人俯仰、伸缩和转动。这种动作是由机械手的轴所提供的，机械手的轴又称为机器人的自由度。一台机器人可以具有3至16根轴。在本人的后面部分，自由度这个术语总与一台机器人轴的数目相关联。
工具及夹爪并非属于机器人系统的本身，它们是装在机器人手臂端部的附件。有了与机器人手臂端部相连接的这些附件，机器人就可以提起零件、点焊、喷漆、弧焊、钻孔、去毛刺，还可以根据所提要求指向各种类型的任务。
机器人系统还可以控制操作机器人的工作单元。机器人工作单元是一种总体环境，在该环境下机器人必须执行赋予它的任务。该单元可包容控制器、机器人的机械手、工作台、安全装置，或输送机。机器人开展工作所需要的所有设备均被包括在这个工作单元中。此外，来自外界装置的信号能够与机器人进行交流，这样就可以告诉机器人什么时候它该装配零件、捡起零件或将零件卸到输送机。基本部件
机器人系统具有3个基本部件：机械手、控制器及动力源。在某些机器人系统中可以看到第4个部件，端部执行件，有关这些部件将在下面小节描述。机械手
机械手承担机器人系统的体力工作，它由两部分组成：机械部分及被连接的附属物。机械手还有一个与附属物相连的底座。
机械手的底座通常被固定在工作领域的地面。有时，底座也可以移动。在该情况下，底座被安装到导轨上，这样该机械手就可以从一处移动到另一处。例如，一台机器人可以为几台机床工作，为每台机床装载和卸载。正如前面所述，附属物从机器人的底座伸出。该附属物是机器人的手臂。它既可以是一个直线型的可动臂，也可以是一个铰接臂。铰接臂也称关节臂。
机器人机械手的附属物可为机械手提供各种运动轴。这些轴与固定底座相连接，而该底座又被紧固到机架上。这个机架能确保该机械手被维持在某个位置上。
在手臂的端部连接着一个手腕。该手腕由附加轴及手腕法兰组成，有了该手腕法兰，机器人用户就可以根据不同的工作在手腕上安装不同的工具。
机械手的轴允许机械手在一定区域内执行工作。如前所述，该区域被称为机器人的工作单元，它的尺度与机械手的尺寸相对应。当机器人的物理尺寸增大时，工作单元的尺寸必然也随之增加。
机械手的运动由驱动器，或驱动系统所控制。驱动器或驱动系统允许各根轴在工作单元内运动，驱动系统可利用电力的、液压的或气压动力。驱动系统发出的能量由各种机械驱动装置转换成机械动力。这些驱动装置通过机械联动机构接合在一起。这些联动机构依次驱动机器人的不同轴。机械联动机构由链轮机构，齿轮机构及滚珠丝杠所组成。
机器人系统的控制器是运行的心脏。控制器存储着为以后回忆所用的预编程信息，控制着外围设备，它还与厂内计算机进行交流以使生产不断更新。
控制器用于控制机器人机械手运动以及工作单元中的外围部件。工作人员可以利用手递示教盒将机械手的动作编程进入控制器。这种信息可被存储在控制器的记忆装置中以便以后回忆使用。控制器存储着机器人系统的所有程序数据。它可以存储几种不同的程序，并且它们中任一程序均可被编辑。
也可要求控制器与工作单元中外围设备进行交流。例如，控制器具有一根输入线，该输入线可识别某项机械加工什么时候完成。当该机械循环完成时，输入线被接通，它会吩咐控制器让机械手到位以便机械手能夹起以加工完的零件。接着，该机械手再捡起一根新的零件并将它安放到机床上，然后，控制器向该机床发出信号让它开始运转。控制器可由机械操纵的磁鼓构成，这些鼓按工作发生的先后次序操作。这类控制器用于非常简单的机器人系统。在大多数机器人系统中见到的控制器是很复杂的装置，它们体现了现代化的电子科学。换言之，它们由微信息处理器操纵。这些微信息处理器不是8位、16位就是32位的信息处理器。这种功能使控制器的运行具有非常好的柔性。
控制器可通过通讯线路发出电子信号，发出能与机械手各轴线进行沟通的电信号，机器人机械手与控制器之间这种双向交流可使系统的位置及运行维持在不断修正及更新得状态下，控制器还可以控制安装在机器人手腕端部的任意工具。
控制器还有与工厂中不同计算机开展交流的任务，这个通讯网络可使机器人成为计算机辅助制造（CAM）系统的一部分。
根据上述基本定义，机器人是一台可再编程序的多功能机械手。所以，控制器必须包含某种形式的记忆存储器，以微信息处理器为基础的系统常与固态记忆装置连同运行。这些记忆装置可以是磁泡、随机存取记忆装置、软塑料磁盘或磁带。每种记忆存储装置均可存储编程信息以便以后回忆使用。
动力源是向控制器及机械手供给动力得装置，有两类动力供给机器人系统。一类动力是供控制器运行的交流点动力，另一类被用于驱动机械手各轴。例如，若机器人的机械手由液压或气压装置控制，则控制信号被发送到这些装置才能使机器人运动。
每个机器人系统均需要动力来驱动机械手，这种动力既可由液压动力源、气压动力源，也可以由电力动力源提供，这些动力源是机器人工作单元总的部件及设备中的一部分。
当液压动力源与及机器人机械手底座相连接，液压源产生液压流体，这些流体输送到机械手各控制元件，于是，使轴绕机器人底座旋转。
压力空气被输送到机械手，使轴沿轨道作直线运动，也可将这种气动源连接到钻床，它可为钻头的旋转提供动力。一般情况下，可从工厂得供给站获取气动源并做调整，然后将它输入机器人机械手的轴。
电动机可以是交流式的，也可以是直流式的。控制器发出的脉冲信号被发送到机械手得电机。这些脉冲为电机提供必要的指令信息以使机械手在机器人底座上旋转。
用于机械手轴的三种动力系统任一种均需要使用反馈监督系统，这种系统会不断地将每个轴位置数据反馈给控制器。
每种机器人系统不仅需要动力来开动机械手的轴，还需要动力来驱动控制器，这种动力可由制造环境的动力源提供。
在大部分机器人应用的场合见到的端部执行件均是机械手手腕法兰相连接的一个装置，端部执行件可应用于生产领域中许多不同场合，例如，它可用于捡起零件，用于焊接，或用于喷漆，端部执行件为机器人系统提供了机器人运行时必须的柔性。
通常所设计得端部执行件可满足机器人用户的需要。这些部件可由机器人制造商或机器人系统的物主制造。
端部执行件事机器人系统中唯一可将一种工作变成另一种工作的部件，例如，即日起可与喷水割机相连，它在汽车生产线上被用于切割板边。也可要求机器人将零件安放到磁盘中，在这简单的过程中，改变了机器人端部执行件，该机器人就可以用于其它应用场合，端部执行件得变更以及机器人的再编程序可使该系统具有很高的柔性。
尽管机器人有巨大的能力，但很多时候却比不过没有经过一点训练的工人。例如，工人们能够发现零件掉在地上或发现进料机上没有零件，但没有了传感器，机器人就得不到这些信息，及时使用最尖端的传感器，机器人也比不上一个经验丰富的工人，因此，一个好的机器人系统的设计需要使用许多传感器与机器人控制器相接，使其尽可能接近操作工人得感知能力。
机器人技术最经常使用的传感器分为接触式的与非接触式的。接触式传感器可以进一步分为触觉传感器、力和扭矩传感器。触觉或接触传感器可以测出受动器端与其他物体间的实际接触，微型开关就是一个简单的触觉传感器，当机器人得受动气端与其他物体接触时，传感器是机器人停止工作，避免物体间的碰撞，告诉机器人已到达目标；或者在检测时用来测量物体尺寸。力和扭矩传感器位于机器人得抓手与手腕的最后一个关节之间，或者放在机械手得承载部件上，测量反力与力矩。力和扭矩传感器有压电传感器和装在柔性部件上的应变仪等。
非接触传感器包括接近传感器、视觉传感器、声敏元件及范围探测器等。接近传感器和标示传感器附近的物体。例如，可以用涡流传感器精确地保持与钢板之间的固定的距离。最简单的机器人接近传感器包括一个发光二极管发射机和一个光敏二极管接收器，接收反射面移近时的反射光线，这种传感器的主要缺点是移近物对光线的反射率会影响接收信号。其他得接近传感器使用的是与电容和电感相关的原理。
视觉传感系统十分复杂，基于电视摄像或激光扫描的工作原理。摄像信号经过硬件预处理，以30帧至60帧每秒的速度输入计算机。计算机分析数据并提取所需的信息，例如，物体是否存在以及物体的特征、位置、操作方向，或者检测元件的组装及产品是否完成。
声敏元件用来感应并解释声波，从基本的声波探测到人们连续讲话的逐字识别，各种声敏元件的复杂程序不等，除了人机语音交流外，机器人还可以使用声敏元件控制弧焊，听到碰撞或倒塌的声音时阻止机器人的运动，预测将要发生的机械破损及检测物体内部缺陷。
还有一种非接触系统使用投影仪和成像设备获取物体的表面形状信息或距离信息。
传感器有静态探测与闭环探测两种使用方法。当机器人系统的探测和操作动作交替进行时，通常就要使用传感器，也就是说探测时机器人不操作，操作时与传感器无关，这种方法被称为静态探测，使用这种方法，视觉传感器先寻找被捕捉物体的位置与方向，然后机器人径直朝那个地点移动。
相反，闭式探测的机器人在操作运动中，始终受传感器的控制，多数视觉传感器都采用闭环模式，它们随时监测机器人的实际位置与理想位置间的偏差，并驱动机器人修正这一偏差。在闭环探测中，即使物体在运动，例如在传送带上，机器人也能抓住它并把它送到预定位置。
为使机器人完成各种任务和动作所执行的各种控制手段。作为计算机系统中的关键技术，计算机控制技术包括范围十分广泛，从机器人智能、任务描述到运动控制和伺服控制等技术。既包括实现控制所需的各种硬件系统，又包括各种软件系统。最早的机器人采用顺序控制方式，随着计算机的发展，机器人采用计算机系统来综合实现机电装置的功能，并采用示教再现的控制方式。随着信息技术和控制技术的发展，以及机器人应用范围的扩大，机器人控制技术正朝着智能化的方向发展，出现了离线编程、任务级语言、多传感器信息融合、智能行为控制等新技术。多种技术的发展将促进智能机器人的实现。
当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。
PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。
它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti和Td）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。
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。工业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。
PID控制器的研究现状虽然有些缺点，PID控制器是最简单的有时却是最好的控制器。
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。
在一些情况下针对特定的系统设计的PID控制器控制得很好，但它们仍存在一些问题需要解决：
如果自整定要以模型为基础，为了PID参数的重新整定在线寻找和保持好过程模型是较难的。闭环工作时，要求在过程中插入一个测试信号。这个方法会引起扰动，所以基于模型的PID参数自整定在工业应用不是太好。
如果自整定是基于控制律的，经常难以把由负载干扰引起的影响和过程动态特性变化引起的影响区分开来，因此受到干扰的影响控制器会产生超调，产生一个不必要的自适应转换。另外，由于基于控制律的系统没有成熟的稳定性分析方法，参数整定可靠与否存在很多问题。
因此，许多自身整定参数的PID控制器经常工作在自动整定模式而不是连续的自身整定模式。自动整定通常是指根据开环状态确定的简单过程模型自动计算PID参数。
PID在控制非线性、时变、耦合及参数和结构不确定的复杂过程时，工作地不是太好。最重要的是，如果PID控制器不能控制复杂过程，无论怎么调参数都没用。
目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展。主要研究内容集中在以下9个方面：
1．工业机器人操作机结构的优化设计技术：探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比，同时机构向着模块化、可重构方向发展。
2．机器人控制技术：重点研究开放式，模块化控制系统，人机界面更加友好，语言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化，以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点。
3．多传感系统：为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。另一问题就是传感系统的实用化。
4．机器人的结构灵巧，控制系统愈来愈小，二者正朝着一体化方向发展。
5．机器人遥控及监控技术，机器人半自主和自主技术，多机器人和操作者之间的协调控制，通过网络建立大范围内的机器人遥控系统，在有时延的情况下，建立预先显示进行遥控等。
6．虚拟机器人技术：基于多传感器、多媒体和虚拟现实以及临场感技术，实现机器人的虚拟遥操作和人机交互。
7．多智能体（multi-agent）调控制技术：这是目前机器人研究的一个崭新领域。主要对多智能体的群体体系结构、相互间的通信与磋商机理，感知与学习方法，建模和规划、群体行为控制等方面进行研究。
8．微型和微小机器人技术（micro/miniature robotics）:这是机器人研究的一个新的领域和重点发展方向。过去的研究在该领域几乎是空白，因此该领域研究的进展将会引起机器人技术的一场革命，并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的影响，微小型机器人技术的研究主要集中在系统结构、运动方式、控制方法、传感技术、通信技术以及行走技术等方面。
9．软机器人技术（soft robotics）:主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场合。传统机器人设计未考虑与人紧密共处，因此其结构材料多为金属或硬性材料，软机器人技术要求其结构、控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰撞时是安全的，机器人对人是友好的。
第二篇：《工业机器人技术基础+++》教学大纲
《工业机器人技术基础》教学大纲
一、课程基本信息
课程名称:工业机器人技术基础 学时:48 适用对象: 工业机器人技术专业、电气自动化技术专业、机电一体化技术专业 考核方式:考查
二、课程简介
机器人学是一门高度交叉的前沿学科,机器人技术是集力学、机械学、生物学、人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人工智能、社会学等多学科知识之大成,是一项综合性很强的新技术。通过该课程的学习,使得学生基本熟悉这门技术以及其发展状况,为今后从事工业机器人的操作管理、维护维修、系统安装调试和集成设计的工作打下基础。
三、课程性质与教学目的
本课程是专业基础课,通过本课程的学习,使学生了解机器人及其应用,掌握机器人系统组成、机构、运动分析、控制和使用的技术要点和基础理论。机器人是典型的机电一体化装置,它不是机械、电子的简单组合,而是机械、电子、控制、检测、通信和计算机的有机融合,通过这门课的学习,使学生对机器人有一个全面、深入的认识。培养学生综合运用所学基础理论和专业知识分析问题解决问题的能力。第1章概述
机器人的基本概念,机器人的组成原理、机器人应用与外部的关系、机器人应用技术的现状 第2章机器人的基础知识
机器人的分类、机器人的基本术语与图形符号、机器人的技术参数、机器人的运动学基础、机器人的动力学基础
第3章机器人的机械结构系统
机器人的机械结构系统、机器人的腕部机构、机器人的手部机构、机器人的行走机构 第4章机器人的驱动系统
机器人的驱动系统概述、电动机及其特性、液压驱动系统及其特性 第5章机器人的控制系统
机器人的控制系统、伺服控制系统及其参数、交流伺服电动机的调速、机器人控制系统结构、机器人控制的示教再现、机器人控制系统举例第6章机器人的感觉系统
机器人的传感技术、机器人的内部传感器、机器人的外部传感器、机器人的视觉系统、机器人传感器的选择
第7章机器人的语言系统
机器人的语言系统概述、常用的机器人语言简介、机器人的离线编程、机器人的编程示例 第8章工业机器人及其应用
工业机器人概述、焊接机器人、搬运机器人、喷涂机器人、装配机器人
五、需要说明的问题
1.本大纲适用于工业机器人技术、电气自动化技术、机电一体化技术专业;2.本大纲的学时为参考学时,学时如有变化,任课教师可在此大纲的基础上增减一些内容。3.选用教材时要尽量选用新版教材,或最新获奖教材。
4.习题和实验内容着重加深基本概念的理解,基本方法的运用和创新能力的培养,从而巩固课堂教学效果。2017年8月24日
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第三篇：机器人控制技术基础实验报告
华北电力大学
实 验 报 告
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实验名称:
机器人控制技术基础
课程名称： 机器人控制技术基础
实 验 人：张 钰 信 安1601 201609040126 李 童 能 化1601 201605040111 韩翔宇 能 化1601 201605040104 成 绩：
指导教师： 林永君、房静
实验日期： 2016年3月4日-3月26日
华北电力大学工程训练中心
第一部分：单片机开发板 实验一：流水灯实验
实验目的：通过此实验，初步掌握单片机的 IO 口的基本操作。实验内容：控制接在 P0.0上的 8个LED L0—L8 依次点亮，如此循环。硬件说明：
根据流水灯的硬件连接，我们发现只有单片机的IO口输出为低电平时LED灯才会被点亮，我们先给P0口设定好初值，只让其点亮一盏灯，然后用左右移函数即可依次点亮其他的灯。源程序如下： #include
for(;;){ led_1=0;display_ms(10);
}
} led_1=1;led_2=0;display_ms(10);led_2=1;led_3=0;display_ms(10);led_3=1;led_4=0;display_ms(10);led_4=1;led_5=0;display_ms(10);led_5=1;led_6=0;display_ms(10);led_6=1;led_7=0;display_ms(10);led_7=1;led_8=0;display_ms(10);led_8=1;第二部分：机器人小车
内容简介：机器人小车完成如图规定的赛道，从规定的起点开始,记录完成赛道一圈的时间。必须在30秒之内完成，超时无效。其中当小车整体都在赛道外时停止比赛，视为犯规，小车不规定运动方向,顺时针和逆时针都可以采用，但都从规定的起点开始记录时间。作品优点及应用前景：
单片机可靠性高，编程简单单片机执行一条指令的时间是μs级，执行一个扫描周期的时间为几ms乃至几十ms。相对于电器的动作时间而言，扫描周期是短暂的，可以认为在一个扫描周期内输入端子的状态是不变的，而对其状态变化的采集和处理也是实时的，从而满足了实时控制的要求。本次设计的简易智能电动车，采用STC89C52RC单片机作为小车的检测和控制核心，使单片机按照预定的工作模式控制小车在各区域按预定的速度行驶，通过控制单片机进而控制小车，体现了智能化，通过使用不同的函数及设定不同的函数参数，能够在不同的要求下改变小车的前后轮转动方向以及转动速度，来完成不同的目的要求。在画正方形的同时能够完成四个1/4圆弧的制作。
循迹实验场地图：
传感器电路图：
源程序：
#include
} void main(){ unsigned int i;
l_l = 1;r_l = 1;l_m = 1;r_m = 1;for(;;)unsigned int i,j;for(i=0;i if((l_l ==0)&&(r_l ==1)){ l_m = 1;for(i=0;i<5;i++) { } r_m = 0;delay(5);r_m = 1;delay(45); } else if((l_l ==1)&&(r_l ==0)){ } else if((l_1==1)&&(l_2==1)){ } else { l_m = 0;r_m = 0;delay(5);l_m = 1;r_m=1;l_m=1;r_m = 1;for(i=0;i<5;i++){ } l_m = 0;delay(5);l_m = 1;delay(45); } r_m = 1;delay(45);} } 第三部分：心得体会、合理性建议或意见 参加这次机器人实验基础培训，我最大的收获便是对机械控制有了初步的了解,然后学会了Keil uVison和Proteus等软件的用法，掌握了基本的C51单片机的初步调试和更改程序。在调试程序的过程中，我认识到了规范的重要性，写程序时一定要规范，否则就会在调试过程中报错。然后就是在焊制传感器的过程中，掌握了电络铁的使用，并了解了传感器的构成和程序控制方法。然后在调试程序过程中，一开始我们准备将所有控制函数写在头文件中，然后在主函数中调用，可是后来实践过程中总是不能达到预期效果，经过思考后，我想到了调用函数过程中变量的生存期问题，最终不得不放弃这种方法，采用正常的C语言函数写法。其次，在理论课的学习中，接触到了对未来学习模电或者数电有用的知识和模拟程序。非常感谢学长们的帮助，我们从中学到了很多。 摄 影 技 术 基 础 毕 业 论 文 浅谈摄影在当代大学生素质教育中的作用及意义 作用 摄影是一种通过图片的形式向人们传达思想的艺术形式,通过画面的表达,人们可以感受到其深刻的内涵和思想,更容易产生共鸣。同时,对于摄影的学习并不是简单掌握拍照的技术,而是科学与艺术相结合,是一种包括应用科学、想象与设计、专业技巧和组织能力的综合过程,摄影人员可以通过对摄影课程的学习,了解 并掌握摄影器材等先进设备,接触到新的科学领域,拓展自己对于知识的范围,同时提高自己的艺术修养。 摄影艺术是培养学生高尚情操、健康心理素质、综合思维能力和高雅审美能力的有效途径，是素质教育创新发展的动力。所以说摄影是高等院校尤其是艺术院校进行素质教育的一个有效途径，是一种崭新的艺术形式，是了解、认识、反映社会现实的形象化手段，也是陶冶情操，裨益心灵，蕴含审美理想，具有审美价值的艺术形式，是与科学技术连结在一起的文化艺术。它既是一门综合技术，更是一门高深的艺术，它在光学、化学、美学的基础上，借助当今的科学技术正以惊人的发展速度征服着世界。摄影艺术的本质特征就是以艺术美的形式来反映自然美和社会美的中介。它是靠光线、影调、线条和色调等构成自己的造型语言，具有较强地空间感、立体感、质感、运动感、节奏感；在现实生活和学习中，具有新鲜、开放、多样、自由、生动、快捷的多种特点。摄影加紧了科学与艺术联合的步伐，让艺术科学化——求真，使科学艺术化——求美。摄影艺术几乎涵括了传统美学的摄影、纪实摄影、抓拍摄影、场景摄影、观念摄影、数字化后制作的摄影、设计功能的摄影，情节剧场化的摄影，相当程度地体现了时代艺术的特点，反映了时代艺术的现实环境面貌。从摄影艺术的内涵来看它涉及到很多学科，从自然科学到社会科学，它具有科学的基因（真实性，准确性，系统性等科学的根本特性），使摄影艺术具有人类科学时代的基本特征。从摄影技术的外延来看，摄影技术、光电数码摄影技术、显微摄影技术、天文摄影技术等等，极大地拓展了人们认识世界的视野，并且将宏观世界和微观世界变为可传播的物质形态，这是时代发展的一个显著特征。摄影艺术能够以它独具特色的表现内容和缜密独到的构思，牢牢地把握住时代的主题，跟上时代的节奏，反映时代的希望，闪耀出时代和谐的光芒，能以对生活的深刻感受和准确捕捉，使摄影作品传递出比单一的表现形式更为丰富的信息，产生出更为强烈的艺术感染力。摄影艺术是时代精神的注入，是社会意义的体现。 现阶段很多高校对于摄影专业的设立十分重视,将它作为一种素质教育的方式和内容, 既可以培养现代大学生的科技活动能力,还是一项美学的引导和教育，有利于丰富高校素质教育的内容,促进校园文化的建设,并且有利于大学生身心的健康发展。从培养全民族文化素质、提高创造力的基本素质教育的层面上来看，摄影教育具有其他媒介所无法替代的独特作用。在大学中进行系统的摄影基础理论教育，对于提高大学生的艺术修养、动手能力、技术水平，进而培养高尚的健康的心理素质、综合的思维能力和高雅的审美能力有着非常重要的作用，对大学生身心健康的培育和综合素质的提高极为有益。 意义 一、有利于提高大学生的学习兴趣和学习热情 兴趣健康高雅、广泛深厚、稳定专 一、积极有效,往往是衡量一个人兴趣品质的标志,一个人的兴趣品质又往往影响着这个人的心理智能能否得到充分而全面的发展。比照绘画、音乐等其它艺术形式,摄影具有的易学、易会、易见效果的特色,充分体现“寓教于乐”、“寓教于学”的精神。摄影教学本身就具有愉悦教学的功能,它可以使学习变成精神享受,能够激发学生的学习兴趣,体验学习的快乐,学生在赏心悦目的视觉愉悦中,能够比较容易地掌握所学的知识,从而消除一般教学的枯燥性与乏味性。同时,教师可以用图形、图像媒体和多媒体为手段进行教育,使教育内容可见度大为提高,教育内容更加直观、生动,教育的信息量大大增加,增强学生观察问题、理解问题和分析问题的能力,显著地提高教育效率,收到良好的教育效果。 二、培养、开发大学生的艺术素质 艺术本身是人们借助一定的物质材料和工具，借助一定的审美能力和技巧，在精神与物质材料，心灵与审美对象间相互作用、相互结合的前提下，充满激情与活力的创造性劳动。 在人类的社会生活里，存在着自然美、社会美这两种客观世界的第一性的现实美，也存在着艺术美这种通过人类创造的第二性的反映美。而审美意识和创作活动，就是以艺术美的形式来反映自然美和社会美的中介，是一种人的自由创造的审美意识的物化形态，是人通过情感和艺术技巧规律的屏障，窥透自然之一隅，摄影艺术就是这样的瞬间艺术。而这种瞬间艺术所包含物质世界较多的信息，是其他艺术手段所难以取代的。以有限瞬间的时空艺术来反映自然与生活中广阔的意境，是一个当代大学生所应有的基本艺术素质。大学理科类学生一般注重推理和计算，受艺术的熏陶相对较少，而通过对摄影课程的学习和实践，可以显著提高审美观和艺术修养。就是文科类学生，他们刚从中学阶段毕业，多数人对艺术也知之甚少，往往是热爱某门艺术而尚未能人门创作。所以，绝大多数的大学生都有着提高自身的艺术鉴赏能力和创作能力的迫切要求，这是开展艺术教育的有利条件。与音乐、美术作品不同，摄影作品的视觉感受更为真实，而摄影创作又无需花费太多的时间，相比之下，进行摄影艺术创作无须像音乐、美术创作等一开始就要求较厚实的功底作基础。甚至看似普通的一幅摄影作品，只经过了内行简单的几下剪裁，画面删去了杂乱的景物，突出了主体，作品视觉效果大为改观，结果可能成为人人称道的佳作。所以，全国大学生热衷于参加摄影创作的人数远多于参加音乐、美术创作的人数。易于开展群众性创作活动正是高校摄影教育的特点和优势，因而，摄影就成为高等学校中极为重要的艺术教育阵地。 三、有利于培养大学生的艺术鉴赏能力和审美情趣。 摄影作为一门独立的艺术,它的艺术表现对象是人、自然与社会,每一幅成功的摄影作品都表现了作者的情感、思想、性格等,表达了作者对美的鉴赏能力和审美情趣。通过各种传统和现代的摄影教学手段,以美的作品、美的形象、美的情感为特点,从情感上打动学生,感之以形,动之以情,再晓之以理,实现对美的事物从感知到理解再到欣赏的过程,从而提高学生艺术鉴赏能力和审美情趣。 通过审美鉴赏活动，细心领会、反复揣摩各种文化艺术的特有语言和表现手法，有益于博采众家之长，丰富想象力，激发艺术灵感，拓展创作时的表现力，对摄影实践起到潜移默化的作用。作为生活经历不足的学生，以摄影为媒介，深入生活、体验生活、观察生活更显示出其重要性和必要性。摄影活动则可以成为贴近学生生活、固化生活瞬间的媒体；可以提高探求课外知识，热爱生活的兴趣；加深对文学和民族民俗文化的了解。学生在学习摄影艺术后，有效地提高艺术素养，使创作活动站在一个高起点上，在实践中逐渐形成自身特有的形象思维方式，审美感受力和独特的艺术表现方式。经过长期反复实践和重新认识，可以使学习摄影者得到丰富的知识、灵敏的思维、高尚的道德情感和顽强的意志品质，最终 奉献给社会构思独特，思想内涵深刻，艺术价值不凡，意境深远的艺术精品。在这种感知——创作——再感知的螺旋上升中，也使得摄影者产生更加完善的世界观。 四、摄影培养、提高大学生动手能力和创作能力 和发达国家相比，我国大学生的普遍存在动手操作能力、创造力、学习能力较差的现象。社会各界认为造成这一结果的主要原因在于我国的传统教育只重知识传授，忽视能力培养，究其原因有师资问题，更有设备问题。目前，我国高校普遍存在办学经费不足、实验设备缺乏的现象，学生在上实验课时往往是仪器设备尚未熟悉，实验就要结束了。而摄影就为提高大学生动手能力和创新能力提供了一个极好的途径。 随着社会的进步，照相技术已经比较普及，曾经是贵族们才能享用的照相机也早已经飞入了寻常百姓家，许多大学生有意愿也有经济能力购买传统的廉价照相机。照相机这种设备在某种意义上就是一个“高级玩具”，它充满了知识性、趣味性、实验性和创造性，可以培养并充分展示人的创造性心理功能及动手操作的能力，随时随地都可以“玩”，经过不断的使用、操作，逐步能自如地实现创作的意图。大学生的每一次拍摄活动都是一个系统的工程，根据创作主题的要求，首先要选定拍摄主体，观察并选择适当的光线，确定光圈、快门的数值，并在取景对焦等步骤进行之后完成拍摄，有的甚至还要经过暗房操作进行冲洗胶卷和放大照片，这样才能完整的进行一次拍摄活动。毫不夸张地说，对于一个大学生，特别是文科生来说，如果能够熟练使用自己的普通照相机拍出一批有一定艺术水平的照片，还能研究和动手排除一些小故障，使设备使用得心应手，这就说明了其科技知识应用能力、动手能力和艺术修养都已经达到了一定的水平。因此要鼓励学生积极参与技术交流，可通过参赛、投稿、办展等形式检验学生实践水平，也可通过方便的网络系统展示作品、开辟论坛，赢得广泛评论，增强创作信心。总之要以开放思维实施教学。引导有兴趣的学生拍摄组图、系列报道、命题创作等，锻炼学生对主题及摄影全过程的把握能力，达到思想性、艺术性、现实性、审美性的完美结合。 从另一个角度来看，摄影的实践活动具有灵活多样的特征，没有固定的目标，没有不可变的模式，强调学生个体的独创性，是一种生动的、鲜活的、极具有形 象性的教育形式，对于培养和拓展学生智力、创造力方面具有特殊的优势。学生在创造新的作品时，可以体会到实践的价值和他们自身存在的价值。他们可以在这些创作活动中激发自己的艺术创作灵感，可以感受到自己创造的潜能，可以体会到创造的乐趣。 五、培养大学生心理素质 高兴是一种欢喜和愉快的感情，高兴起来拍照，按一下快门，尽管还没有看到所拍的照片，但他相信自己眼睛看到的就是手拍到的，于是心灵得到满足，高兴的情感便实现了。情感心理学认为，人从儿童到青年，情感的发展是有阶段性的，并且在每个阶段情感的表现和发展有各自特点，在不同阶段，摄影活动对情感的发展所起的作用也是互不相同、各有特点的。 人的审美情趣有高低雅俗之分不同的人对美的感受欣赏表现是有差别的!这种差异与年龄学识气质教育等因素有关识别美与丑善与恶崇高与卑下都需要教育和引导“摄影作为一门独立的艺术的艺术表现对象是自然与社会每一幅成功的摄影作品都表现了作者的情感思想性格等表达了作者对美的鉴赏能力和审美情趣通过各种传统和现代的摄影教学手段以美的作品美的形象美的情感为特点从情感上打动学生感之以形动之以情再晓之以理!实对美的事物从感知到理解再到欣赏的过程从而提高学生艺术鉴赏能力和审美情趣”一个探索更亲密关系的新的情感依恋的阶段，拍摄者感情表露大胆而 艺术的审美心理结构一旦经过物态转化为作品，作为一定历史阶段的社会存在，就表现出受历史影响的审美个性，并被一定时代的观赏者所接受，就具有了某种表现性和可接受性。而一幅摄影作品的完成，既是摄影者创作的终点，又是观赏者欣赏的起点。所以说摄影作品是摄影者溶审美心理和生活经验于一体的劳动创作成果，其中包涵着摄影者、制作者鲜明的审美个性、内涵与思想，进而溶入观赏者对生活新的感情。摄影作为一门独立的艺术,它的艺术表现对象是人、自然与社会,每一幅成功的摄影作品都表现了作者的情感、思想、性格等,表达了作者对美的鉴赏能力和审美情趣。通过各种传统和现代的摄影教学手段,以美的作品、美的形象、美的情感为特点,从情感上打动学生,感之以形,动之以情,再晓之以理,实现对美的事物从感知到理解再到欣赏的过程,从而提高学生艺术鉴赏能力和审美情趣。 摄影能让学生主动地在现实生活中寻找美,留意在生活中遇到的事物,关注现 实世界并发掘它具有的价值,尤其是审美的价值。在我们现实生活中有许多可以提炼的,可以感动人的美好的事物。虽然我们所处的现实并不是完美的,但它是实在的、活生生的,在各种矛盾中、在现实的冲突与撞击中,才更会显示出生命的活力与真实朴素的美。在摄影教学中,我们可以从学生们的实际情况出发,而学生时代的生活最重要的主题就是校园文化生活。我们就可以指导学生从校园生活中挖掘素材,发现现实生活的美。所以我们在教学中多举办一些摄影的观摹展示,或是拍摄活动,如以“校园一日”为主题,让学生通过摄影从多方面多角度来体现自己的生活学习、文体活动。让他们自己去观察体验自己的生活,发掘有价值的事物。 总之,摄影是传播先进文化的载体,摄影教育是大学生素质教育的重要内容之一,它有助于提升学生的审美能力,提高学生自身的综合素质,在培养高素质人才方面发挥出独特的、不可替代的作用。将摄影艺术纳入到人才素质教育培养的轨道上来，就是要拓展和重视摄影艺术在传统的以音乐美术为主导的艺术教育中的功能及独特作用，进而更好地展现社会风貌，更好地弘扬时代风采。 工业机器人技术基础及应用 —《工业过程的智能检测与控制》讲座学习报告 电信1239班 3212005154号 韩荣 2014年4月中旬，于在职工硕集中返校期间，有幸听了曹建福教授关于“工业过程的智能检测与控制的”的学术讲座。曹教授详细讲述了工业自动化的发展、主要技术、应用及发展方向等知识点，期间曹教授讲的关于工业机器人技术让我产生较浓厚的兴趣，讲座后翻阅了一些课外的报告资料并归纳整理，形成了一篇简单的学习报告，分享我对机器人技术的了解情况。 机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自问世以来，就一直备受瞩目。40余年来，有关它的研究取得了长足的进展。各种形态、功能的机器人相继面世，而未来的机器人将是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。一．工业机器人的技术概念 工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。二．工业机器人技术发展现状 作为人类２０世纪最伟大的发明之一，机器人在短短的几十年内发生了日新月异的变化。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓是无处不在。目前机器已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经越来越离不开机器人帮助。 机器人从面世到进入本世纪，发展可以不可以不谓之快，各国对其的研究与投产从未间断。据国际机器人联盟调查，2004年，全球个人机器人约有200万台，到2008年，还将有700万台机器人投入运行。按照韩国信息通信部的计划，到2013年，韩国每个家庭都能拥有一台机器人；而日本机器人协会预测，到2025年，全球机器人产业的“蛋糕”将达到每年500亿美元的规模(现在仅有50亿美元)。与20世纪70年代PC行业的情况相仿，我们不可能准确预测出究竟哪些用途将能推动这个新兴行业进入临界状态。三．工业机器人技术发展趋势 随着计算机技术的不断向智能化方向发展，机器人应用领域的不断扩展和深化以及在系统（FMS、CIMS）中的群体应用，工业机器人也在不断向智能化方向发展，以适应“敏捷制造”，满足多样化、个性化的需要，并适应多变的非结构环境作业，向非制造领域进军。 （1）感觉功能：感觉功能方面将实现多传感器信息的融合，以检测多变的外部环境，做出判断和决策，其实质类似于人的五官和身体的综合感觉功能，包括视觉、触觉、力觉、滑觉、接近觉、压觉、听觉、味觉、臭觉、温觉等。研究包括各类传感信息的采集及融合处理、传感器与驱动器一体化技术、感觉功能继承模块等。 （2）控制智能化：由引导教向NC，离线编程发展，进而发展到进一步应用。随着系统化、集成化生产的发展，基于PC的开放式控制系统将机器人控制和车间一级控制的发展方向，国外专家预测，2007年它将占30％。 （3）移动功能的智能化：为解决长距离搬运作业、大作业对象、多作业对象及极限作业等问题，需开发自主移动系统（包括滑动、滚动、行走、爬行、跳跃、飞行等）。（4）系统应用与集成化：支持以人为核心的生产系统，实现生产系统中机器人群体协调功能、群智能和多机通讯协议，开发能理解人的意志的“同事机器人”。国外专家预测，2000你后有可能IMS要走向MA(R)S（多智能体系统），而该系统中的“同事机器人”（Cobot）将成为操作人员不可或缺的伙伴。围绕着各种机器人与人共存的诸多课题，正在兴起一门新学科“软机器人学”。 （5）安全可靠性：由于大量不确定因素的存在，要实现智能化的安全可靠性，机器人必须具有对各种意外情况的应变能力，及时采取预防措施和安全对策，包括硬件级、软件级、应用级和人机系统级的自诊断和自修复故障。 （6）微型化：向微型化发展，开发毫米级机器人，用于微加工、医学、宇宙和海洋开发等领域。就使用性和成本来看，毫米级最可行。 （7）多传感器信息融合与配置技术：①机器人的传感器配置和融合技术在水泥生产过程控制和污水处理自动控制系统中的应用包括面向工艺过程的多传感器融合和配置技术；采用智能传感器的现场总线技术；面向工艺要求的新型传感器研制。②机电一体化智能传感器：包括具有感知、自主运动、自清污（自调整、自适应）的机电一体化传感器研究；面向工艺要求的运动机构设计、实现检测和清污的自主运动；调节控制系统；机器人机构和控制技术在传感器设计中的应用。 四.工业机器人产业未来发展 目前国际、国内机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展。主要研究内容集中在以下10个方面： 1．机器人操作机结构的优化设计技术：探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比，同时机构向着模块化、可重构方向发展。 2．机器人控制技术：重点研究开放式，模块化控制系统，人机界面更加友好，语言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化，以及基于PC机网络式 控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点。 3．多传感系统：为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。另一问题就是传感系统的实用化。 4．机器人的结构灵巧，控制系统愈来愈小，二者正朝着一体化方向发展。5．机器人遥控及监控技术，机器人半自主和自主技术，多机器人和操作者之间的协调控制，通过网络建立大范围内的机器人遥控系统，在有时延的情况下，建立预先显示进行遥控等。 6．虚拟机器人技术：基于多传感器、多媒体和虚拟现实以及临场感技术，实现机器人的虚拟遥操作和人机交互。 7．多智能体（multi-agent）调控制技术：这是目前机器人研究的一个崭新领域。主要对多智能体的群体体系结构、相互间的通信与磋商机理，感知与学习方法，建模和规划、群体行为控制等方面进行研究。 8．微型和微小机器人技术（micro/miniaturerobotics）:这是机器人研究的一个新的领域和重点发展方向。微小型机器人技术的研究主要集中在系统结构、运动方式、控制方法、传感技术、通信技术以及行走技术等方面。 9．软机器人技术（softrobotics）:主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场合。传统机器人设计未考虑与人紧密共处，因此其结构材料多为金属或硬性材料，软机器人技术要求其结构、控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰撞时是安全的，机器人对人是友好的。 10．仿人和仿生技术：这是机器人技术发展的最高境界，目前仅在某些方面进行一些基础研究。第四篇：摄影技术基础论文
第五篇：工业机器人技术基础及应用-讲座报告
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