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远程监控机器人专家服务系统移动载体设计

作　者: 梁亮
导　师: 李树军
学　校: 东北大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 远程监控专家服务系统网络机器人
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

远程监控专家服务机器人系统是基于机器人技术,通过Internet网络平台,将人的感官、智能和操作能力延伸到异地的数字装备现场的新型网络机器人平台系统。此研究项目的内容是研发将远程故障监测、预报、诊断技术,与机器人技术结合起来,利用网络系统在异地对现场设备实施监视、测试,并根据测试数据进行故障的预报和诊断的远程机器人专家支持服务系统,目的是为了满足现代化制造生产条件下,更快、更高效的完成数字先进装备对专家级技术支持的需求,缩短设备维护的周期,提高生产效率和经济效益,并实现新领域内远程网络通讯技术、机器人技术、专家知识库技术的集成应用与自主创新。此系统研发是要实现服务系统的两大功能：一是操作者利用网络监控机器人平台对远方的数字化装备进行检测、调试等维护功能；二是操作者利用远程监控机器人平台达到建立设备现场的培训、咨询、交流等功能为一体的远程在线专家支持系统的目的。根据课题的功能要求,在广泛参阅已有信息监测和监控机器人技术文章的基础上,分析基于Internet网络环境的远程监控机器人进行作业的技术实现过程,设计出整套系统模型,并根据模型设计开发相应的机器人系统软／硬件,最终实现数字装备制造商在其本地完成对现场设备的远程检测、调试操作,使用户在第一时间内获得制造商提供的专家级设备维护、技术支持服务。文中设计的远程监控机器人系统可以通过自身配备的各类监控设备及传感器,对现场设备运行情况进行数据采集(如通过摄像头对设备的关键部件进行多视角监看；对于发生故障的部分,可以利用各类传感器对设备运行的温度、噪声、震动等信号进行采集),并将采集的实时图象和检测数据通过网络环境快捷地传递至远程服务器,为技术专家进行远程分析和诊断提供依据。同时,技术人员也可以通过远程监控机器人系统与现场人员进行技术沟通,直至进行设备故障排除。由于远程监控机器人平台的使用,可以大大提升技术人员进行异地设备维护、技术交流的时间效益,提高重大数字装备远程检测、调试护的有效性与维护的时效性,缩减人员差旅成本与设备维护工时,因此对于提升国内各大生产企业的经济效益与工作效率有相当的积极意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第1章绪论  11-19
  1.1 简述机器人技术的发展历程  11-15
    1.1.1 机器人的起源与发展  11-12
    1.1.2 国内外机器人技术应用发展现状  12-15
  1.2 机器人技术的新发展  15-16
    1.2.1 网络机器人的出现与应用  15
    1.2.2 远程控制机器人技术的特点  15-16
  1.3 远程监控机器人专家服务系统课题的背景及意义  16-17
    1.3.1 课题背景及面临的问题  16-17
    1.3.2 课题的提出及现实意义  17
  1.4 本文的主要内容与主要工作  17-19
第2章远程监控专家系统的整体设计方案  19-31
  2.1 系统的功能设计需求分析及研发涉及的关键技术  19-23
    2.1.1 远程监控机器人专家系统的需求分析  19-22
    2.1.2 远程监控机器人专家服务系统相关技术  22-23
  2.2 远程监控专家服务系统整体方案模型  23-29
    2.2.1 远程监控机器人专家服务系统总体模型建立  23-25
    2.2.2 远程监控机器人机械系统结构方案  25-27
    2.2.3 远程监控机器人控制系统结构方案  27-29
  2.3 本章小结  29-31
第3章远程监控机器人的移动平台设计  31-59
  3.1 移动机器人技术  31-33
    3.1.1 关节足式步行与履带式机器人  31-32
    3.1.2 轮式机器人以及混合式机器人  32
    3.1.3 虚拟技术的应用  32-33
  3.2 机器人移动平台机械结构设计  33-42
    3.2.1 移动载体结构设计  33-37
    3.2.2 传动系统  37-39
    3.2.3 驱动系统  39-42
  3.3 车体系统动力特性分析  42-54
    3.3.1 差分机构特性分析  42-48
    3.3.2 爬坡能力分析  48-50
    3.3.3 转向极限分析  50-51
    3.3.4 越障能力分析  51-53
    3.3.5 驱动能力的确定  53-54
  3.4 基于虚拟样机的仿真平台建立及运动模拟  54-57
  3.5 本章小结  57-59
第4章远程监控机器人的移动控制系统  59-71
  4.1 远程监控机器人控制技术  59-61
    4.1.1 远程监控机器人控制技术  59
    4.1.2 移动机器人控制系统结构方式确定  59-60
    4.1.3 远程监控机器人控制系统主从结构模型  60-61
  4.2 远程监控机器人移动平台的控制系统  61-69
    4.2.1 远程监控机器人控制系统结构分析  61-63
    4.2.2 步进电机的脉冲控制  63-69
  4.3 本章小结  69-71
第5章网络环境下的通讯及模拟试验  71-81
  5.1 局域网络环境下通讯控制的搭建  71-77
  5.2 INTERNET网络条件下的网络延迟与网络模型  77-79
  5.3 本章小结  79-81
第6章结论与展望  81-83
  6.1 结论  81-82
  6.2 工作展望  82-83
参考文献  83-87
致谢  87

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