3.5無纜自治水下機器人3.5.1無纜自治水下機器人用途(1)AUV的分類(2)AUV的特點3.5.2典型無纜自治水下機器人介紹3.6水下機器人技術發展趨勢無纜自治水下機器人第四章服務機器人4.1服務機器人概述定義

服務機器人有別于工業機器人的特征主要體現在任務要求、操作環境和機械結構等方面4.2服務機器人的關鍵技術①環境的表示②環境感知傳感器和信號處理方法

③控制系統與結構④復雜任務和服務的實時規劃⑤適應于作業環境的機械本體結構⑥人-機器人接口無纜自治水下機器人4.3典型的服務機器人

4.3.1醫療機器人(1)腦神經外科手術輔助機器人(2)輔助內鏡外科手術機器人無纜自治水下機器人4.3.2個人服務機器人

個人服務機器人通常是指在醫院、家庭、療養院及康復中心等對殘疾人、老人提供各種協助的機器人，以及代替人進行家務勞動的機器人。(1)傷殘人助理機器人

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

傷殘人助理機器人控制器應當具有多種交互能力，如話音識別、語音合成、傳感器的輸入、手柄控制等。傷殘人助理機器人的簡便性及多功能性會對殘疾人和護理人員具有很大的吸引力，因為它為有特殊需求的人們提供了較大的自主性，使他們增加了融入到正常環境中的機會。

無纜自治水下機器人(2)智能輪椅

為殘疾人或行動不便者提供有行走能力的機器人輪椅是個人服務機器人的一個重要應用。機器人輪椅與普通的機械式輪椅不同，它可以具有視覺導航、口令導航等功能，并能與人進行語音交互。

機器人輪椅技術的關鍵是安全導航問題，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。

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

機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現。為實現這些功能，機器人輪椅的控制系統應包括口令識別與語音合成、機器人自定位、動態隨機避障、多傳感器信息融合、實時自適應導航控制等功能。無纜自治水下機器人(3)機器人除草機

瑞典HusqvarnaAB公司開發的TheSolarMower自主式草坪除草機是一種替代人從事除草勞動的家務服務機器人。

它所要解決的關鍵問題是怎樣將一個1h/1000W的除草過程轉變為一個50h/20W的過程。

EnergySensorCableTheCuttingSystemAlarmandCodeInformationandSettingMaintenanceSafetyNavigationTechnicalSpecification無纜自治水下機器人

4·3·3工程機器人

工程機器人通常是指在室外或野外代替人從事施工、建筑等作業的機器人。

這類機器人是在傳統的工程機械基礎上發展而來的，有時也稱為機器人化機器。也許從外觀上看不出機器人化工程機械與傳統工程機械的區別，但它是在傳統工程機械基礎上結合了機器人技術的一種智能機器，工作效率更高，作業質量更好，改善操作性能，降低操作者勞動強度和操作技術等級等。(1)噴漿機器人噴漿就是噴射混凝土。噴漿支護是現代建設施工中廣泛采用的支護方法，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，噴漿支護方法被普遍采用。無纜自治水下機器人(2)壓路機器人在公路、鐵路、機場、碼頭等交通運輸和水利工程的建設中，壓路機是一種必不可少的工程機械。目前使用的普通壓路機在施工效率和壓實方面都難以滿足高等級工程的需求。振動壓路機采用大激振力輔助壓實方式，作用深度大，生產效率高，但由于這種壓路機振動工作方式使駕駛員長期處于強振動、高噪音的工作環境中，不僅勞動強度大，而且損傷身心健康。(3)隧道鑿巖機器人隧道開挖是現代交通、水電、礦山、軍事工程等大規模基礎設施建設中的一項難度大、耗資耗時多、勞動條件差但又十分關鍵、十分重要的施工作業。隧道開挖一般采用掘進法和鉆爆法。前者是采用龐大復雜的掘進機，用類似機械切削的方法一次將整個隧道斷面成型。這種施工方法特點是掘迸速度快、安全，但該方法使用的全斷面掘迸機價格非常昂貴。鉆爆法的施工則比較靈活，斷面適應性好，設備費用相對低廉。無纜自治水下機器人(4)林木球果采集機器人

林木球果采集機器人由機械手、行走機構、液壓驅動系統和計算機控制系統組成。其中機械手由回轉盤、立柱、大臂、小臂和采集爪組成，整個機械手共有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。試驗表明，這種球果采集機器人每臺可采松果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，對森林的生態保護和林業的可持續發展都具有重要意義。無纜自治水下機器人4·3·4極限作業機器人極限作業機器人是指代替人到人不能去或不適宜去的環境中進行作業的機器人，這些環境通常包括高溫、高壓、有毒、放射性、深水、高空等。人在這些環境中作業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)消防機器人遙控消防機器人噴射滅火機器人消防偵察機器人攀登營救機器人救護機器人

(2)核處理機器人該機器人有五個自由度，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，可切割長1.1m、寬0.4m、高1m的混凝土快。(3)水下機器人無纜自治水下機器人第5章微機器人

5.1概述

1981年由于現代物理和微系統技術發展，IBM公司蘇黎世實驗室發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年加州大學伯克利分校制造出直徑100μm的微馬達。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膜顯微手術的微操作機器人

1995年日本通產省機械技術研究所研究出應用于生物工程細胞操作的雙手微操作機器人。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器人，同時世界各國也研制出形形色色、斑讕摧瑰的微型機器人。無纜自治水下機器人5.2微機器人概念和分類5.2.1概念何謂微機器人，眾說紛紜，當前有幾種說法。

O微小化機構和微小化電子器件集成的智能機器，稱微機器人。

O可編程的微型機械或微動機械，稱為微機器人。

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

O外形1—10mm稱為小型機器人。

O外形1—1000μm稱為微機器人。

O外形1—100nm稱為納米機器人。無纜自治水下機器人(3)按機能分類

O微型機器人，外形很小，移動精度不要求很高。

O微操作機器人，外形未必很小，但其操作尺度極小，精度很高。

5.3微型機器人

5.3.1微型機器人驅動方法和原理為實現微型機器人(microrobot)的微型和微動，國際學術界提出很多新思想、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器人5.3.2微型機器人

(1)管道檢查微型機器人

(20mm管道內)(2)腔道檢查微型機器人

(3)微型步行機器人

1992年日本東京工業大學研制出用SMA驅動的8足微型步行機器人。體長7cm，用空氣