矿井机器人毕业论文范文

机器人是由计算机控制的通过编程具有可以变更的多功能的自动机械，下面是我整理的机器人技术论文，希望你能从中得到感悟!

刍议智能机器人及其关键技术

【摘 要】文章介绍了机器人的定义，阐述了智能机器人研究领域的关键技术，最后展望了智能机器人今后的发展趋势。

【关键词】智能机器人;信息融合;智能控制

一、机器人的定义

自机器人问世以来，人们就很难对机器人下一个准确的定义，欧美国家认为机器人应该是“由计算机控制的通过编程具有可以变更的多功能的自动机械”;日本学者认为“机器人就是任何高级的自动机械”，我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。”目前国际上对机器人的概念已经渐趋一致，联合国标准化组织采纳了美国机器人协会(RIA：Robot Institute of America)于1979 年给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”概括说来，机器人是靠自身动和控制能力来实现各种功能的一种机器。

二、智能机器人关键技术

随着社会发展的需要和机器人应用领域的扩大，人们对智能机器人的要求也越来越高。智能机器人所处的环境往往是未知的、难以预测的，在研究这类机器人的过程中，主要涉及到以下关键技术：

(1)多传感器信息融合。多传感器信息融合技术是近年来十分热门的研究课题，它与控制理论、信号处理、人工智能、概率和统计相结合，为机器人在各种复杂、动态、不确定和未知的环境中执行任务提供了一种技术解决途径。机器人所用的传感器有很多种，根据不同用途分为内部测量传感器和外部测量传感器两大类。内部测量传感器用来检测机器人组成部件的内部状态，包括：特定位置、角度传感器;任意位置、角度传感器;速度、角度传感器;加速度传感器;倾斜角传感器;方位角传感器等。外部传感器包括：视觉(测量、认识传感器)、触觉(接触、压觉、滑动觉传感器)、力觉(力、力矩传感器)、接近觉(接近觉、距离传感器)以及角度传感器(倾斜、方向、姿式传感器)。多传感器信息融合就是指综合来自多个传感器的感知数据，以产生更可靠、更准确或更全面的信息。经过融合的多传感器系统能够更加完善、精确地反映检测对象的特性，消除信息的不确定性，提高信息的可靠性。融合后的多传感器信息具有以下特性：冗余性、互补性、实时性和低成本性。目前多传感器信息融合方法主要有贝叶斯估计、卡尔曼滤波、神经网络、小波变换等。

(2)导航与定位。在机器人系统中，自主导航是一项核心技术，是机器人研究领域的重点和难点问题。导航的基本任务有3点：一是基于环境理解的全局定位：通过环境中景物的理解，识别人为路标或具体的实物，以完成对机器人的定位，为路径规划提供素材;二是目标识别和障碍物检测：实时对障碍物或特定目标进行检测和识别，提高控制系统的稳定性;三是安全保护：能对机器人工作环境中出现的障碍和移动物体作出分析并避免对机器人造成的损伤。机器人有多种导航方式，根据环境信息的完整程度、导航指示信号类型等因素的不同，可以分为基于地图的导航、基于创建地图的导航和无地图的导航3类。根据导航采用的硬件的不同，可将导航系统分为视觉导航和非视觉传感器组合导航。视觉导航是利用摄像头进行环境探测和辨识，以获取场景中绝大部分信息。目前视觉导航信息处理的内容主要包括：视觉信息的压缩和滤波、路面检测和障碍物检测、环境特定标志的识别、三维信息感知与处理。非视觉传感器导航是指采用多种传感器共同工作，如探针式、电容式、电感式、力学传感器、雷达传感器、光电传感器等，用来探测环境，对机器人的位置、姿态、速度和系统内部状态等进行监控，感知机器人所处工作环境的静态和动态信息，使得机器人相应的工作顺序和操作内容能自然地适应工作环境的变化，有效地获取内外部信息。

(3)路径规划。路径规划技术是机器人研究领域的一个重要分支。最优路径规划就是依据某个或某些优化准则(如工作代价最小、行走路线最短、行走时间最短等)，在机器人工作空间中找到一条从起始状态到目标状态、可以避开障碍物的最优路径。路径规划方法大致可以分为传统方法和智能方法两种。传统路径规划方法主要有以下几种：自由空间法、图搜索法、栅格解耦法、人工势场法。大部分机器人路径规划中的全局规划都是基于上述几种方法进行的，但这些方法在路径搜索效率及路径优化方面有待于进一步改善。人工势场法是传统算法中较成熟且高效的规划方法，它通过环境势场模型进行路径规划，但是没有考察路径是否最优。智能路径规划方法是将遗传算法、模糊逻辑以及神经网络等人工智能方法应用到路径规划中，来提高机器人路径规划的避障精度，加快规划速度，满足实际应用的需要。其中应用较多的算法主要有模糊方法、神经网络、遗传算法、Q学习及混合算法等，这些方法在障碍物环境已知或未知情况下均已取得一定的研究成果。

(4)机器人视觉。视觉系统是自主机器人的重要组成部分，一般由摄像机、图像采集卡和计算机组成。机器人视觉系统的工作包括图像的获取、图像的处理和分析、输出和显示，核心任务是特征提取、图像分割和图像辨识。而如何精确高效的处理视觉信息是视觉系统的关键问题。目前视觉信息处理逐步细化，包括视觉信息的压缩和滤波、环境和障碍物检测、特定环境标志的识别、三维信息感知与处理等。其中环境和障碍物检测是视觉信息处理中最重要、也是最困难的过程。机器人视觉是其智能化最重要的标志之一，对机器人智能及控制都具有非常重要的意义。目前国内外都在大力研究，并且已经有一些系统投入使用。

(5)智能控制。随着机器人技术的发展，对于无法精确解析建模的物理对象以及信息不足的病态过程，传统控制理论暴露出缺点，近年来许多学者提出了各种不同的机器人智能控制系统。机器人的智能控制方法有模糊控制、神经网络控制、智能控制技术的融合(模糊控制和变结构控制的融合;神经网络和变结构控制的融合;模糊控制和神经网络控制的融合;智能融合技术还包括基于遗传算法的模糊控制方法)等。近几年，机器人智能控制在理论和应用方面都有较大的进展。在模糊控制方面，等人论证了模糊系统的逼近特性，首次将模糊理论用于一台实际机器人。模糊系统在机器人的建模控制、对柔性臂的控制、模糊补偿控制以及移动机器人路径规划等各个领域都得到了广泛的应用。在机器人神经网络控制方面，CMCA(Cere-bella Model Controller Articulation)应用较早的一种控制方法，其最大特点是实时性强，尤其适用于多自由度操作臂的控制。

(6)人机接口技术。智能机器人的研究目标并不是完全取代人，复杂的智能机器人系统仅仅依靠计算机来控制目前是有一定困难的，即使可以做到，也由于缺乏对环境的适应能力而并不实用。智能机器人系统还不能完全排斥人的作用，而是需要借助人机协调来实现系统控制。因此，设计良好的人机接口就成为智能机器人研究的重点问题之一。人机接口技术是研究如何使人方便自然地与计算机交流。为了实现这一目标，除了最基本的要求机器人控制器有1个友好的、灵活方便的人机界面之外，还要求计算机能够看懂文字、听懂语言、说话表达，甚至能够进行不同语言之间的翻译，而这些功能的实现又依赖于知识表示方法的研究。因此，研究人机接口技术既有巨大的应用价值，又有基础理论意义。目前，人机接口技术已经取得了显著成果，文字识别、语音合成与识别、图像识别与处理、机器翻译等技术已经开始实用化。另外，人机接口装置和交互技术、监控技术、远程操作技术、通讯技术等也是人机接口技术的重要组成部分，其中远程操作技术是一个重要的研究方向。

三、总结与展望

机器人是自动化领域的主题之一，人们几十年来对机器人的开发和研究，使机器人技术取得了巨大的进步。随着人工智能、智能控制和计算机技术的发展，机器人的应用领域必将不断扩大，性能不断提高，在未来的生产、生活、科研当中会发挥更重要的作用。

参 考 文 献

[1]孙华，陈俊风，吴林.多传感器信息融合技术及其在机器人中的应用[J].传感器技术.2003，22(9)：1～4

[2]王灏，毛宗源.机器人的智能控制方法[M].北京：国防工业出版社，2002

[3]金周英.关于我国智能机器人发展的几点思考[J].机器人技术与应用.2001(4)：5～7

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未来的机器人是多种多样的.有魔法机器人.果树机器人.还有攻击机器人……我想象的机器人是一个会变身.会打扫卫生.而且心地善良的机器人.它有一双用高级伸缩弹簧做的手.如果有小孩落水了,就可以立刻把手伸长,去救那个小孩.在它的脚上也有伸缩弹簧,它可以跨越障碍,抓住坏人.在它的脚底下还有一个小型拖把,只要是它走过的地方,就会变得干干净净.你看,很好用吧.

应用机电一体化技术,对于提升煤矿生产操作的自动化处理水平,避免造成更大的损失与危害,提高了工作效率方面起到了重要作用。下面是我为大家整理的煤矿机电一体化毕业论文，供大家参考。

摘要：文章首先介绍了煤矿机械产品的机电一体化要求，然后对机电一体化的参数化模型展开分析，同时根据煤矿机械产品的表达模式的机电一体化分析FlexRIA法。

关键词：煤矿机械;机电一体化

1关于机电一体化技术

我国机电一体化技术研究历程

从过去几十年的研究历史可以看出，我们可以把机电一体化技术的研究在我国分为四个阶段：上世纪六十年代以前，由于中国的内部问题以及战争，促使煤矿机械和电子技术的集成处理系统，这也体现出我们国家在这个问题上的机电一体化产品发展，在很大程度上是自我发展的水平，这也导致了我国发展自己的技术限制，已开发成功的产品难以获得大范围，导致下一个努力工作得到进一步发展;七十年代初，受到世界飞速的传播与发展，计算机通信控制技术为中国的机电一体化产品的发展提供了良好的外部技术基础。例如，技术的发展和国际大规模集成电路，计算机，研究我国机电一体化技术以外部物质条件。第三阶段始于九十年代初，由于光学技术的渗透，微加工技术，新型机电一体化技术越来越多地开始出现，最后的决定机电一体化技术是向智能化方向发展。

机电一体化技术概述

目前最先进的机电一体化技术功能对比传统机电技术最大的特点是极大地加强了控制系统，以主菜单与机电一体化相结合以及源函数为基础，利用高端智能软件技术和微电子技术，引进多个相互融合、相互渗透的领域，以此新兴机电一体化注入新的活力。但在这一过程中，也可能面临多项技术的简单的、不集中的相加，这也给当前机电一体化增加了不少困难。研究发现，机电一体化技术在信息、计算机、煤矿机械加工、微电子技术等领域中可以寻求到最佳匹配。现在的机电一体化产品的发展是一个系统———智能化和小型化，以此达到煤矿机械加工与机电一体化技术能够共同操作，极大地满足了煤矿安全生产的需求、有效降低劳动紧张程度，并提高最终救援人员的安全度，极大地保护了矿区原生态环境，以此达到降低生产能耗的目的，使机电一体化得到长期有效稳定的发展。

煤矿机械加工中机电一体化产品

伴随着全球资源日益紧缺，各国对能源问题的越来越关注，煤矿作为我国战略资源不可或缺的成员，其开采的重要性可见一斑。如今，伴随着越来越先进的机电一体化产品应用到煤矿机械加工中来，煤矿企业的开采效益越来越高。如今，以计算机控制为主的国产供电设备、提升机、电牵引采煤机、掘进机和输送机等煤矿机械加工都具备了全程监控、自动报警、图景扫描、信息控制等先进功能。这使得在我国的煤矿机械加工管理工作中，机电一体化产品的应用尤为广泛，也确保了煤矿开采工作中的高安全性、高效益性与高技术性。

2煤矿机械产品的机电一体化与生产流程的协同策略

机电一体化策略的主要内容有：其一、关系型产品模型;其二、与关系型产品模型相匹配的产品信息管理系统;其三、以实例推理为基础的智能技术。三方面是机电一体化策略的重要手段。以企业原有产品作为开发对象，开拓思路，对其进行重新改造与设计，充分重视与利用企业可再生的信息资源，提高交货效率及产品质量，节约成本的同时，增加了产品的环保性。企业想要在激烈的市场竞争中立于不败之地，就需要在机电一体化中积极寻求方法。

零件分类及其变型模式

受制作成本限制，一般在定制煤矿机械产品零件事都是批量生产的，所以，首先应保证零件资源特性，其次要考虑不同客户的不同需求，对不同要求的零件进行单独处理。煤矿机械产品一般由标准件、通用件与定制件三类组成零件。机电一体化的模式受不同类型零件的影响其功能会产生差异。需要特别说明的是，在煤矿机械产品的机电一体化阶段，首先应该保证通用件的变型是根据已有实例做出的取代变形模型，当该模型已经不具备重用条件或是达不到变型所需要的条件时，零件变型主模型就必须通过参数化变型得到满足煤矿机械产品定制的需求。

利用AutoCAD软件操作系统作为快速实现机电一体化产品信息的辅助工具

AutoCAD是指计算机的辅助设计，是设计者在设计过程中利用计算机技术或其他辅助设备帮助设计师工作时使用，使用它的画，抬高的过程，可以很简单按照各部分的大小、模式进行绘图，最终依据准确的命令完成煤矿机械的设计。由平面和高程AutoCAD绘制，在图纸中，利用软件充分表述设计者思想意图，并且可以产生三维立体模型，用最直观的方式在最大程度上表现出设计与施工。当然，任何软件都不可能完美无趣，AutoCAD绘制出来的图形同样也会存在一些软件系统难以完善的缺陷。因此，在设计部门经常使用PS图象处理软件。在煤矿机械产品的机电一体化开发中，利用几何数据模型和属性数据模型可建立煤矿机械产品的变型模型。

煤矿机械几何数据模型

目前，在一体化煤矿机械产品中，操作者主要做到两项工作，一是数据化管理产品固有生成属性，二是要分析数据间的关系，此关系主要指层次分布关系。因此，分析机电一体化模型就要将其分为两部分：矿机械生产属性信息及零件图形信息。为了更好地体现零件图形信息，一般可以运用AutoCAD技术细致的体现煤矿机械零件的各个微小细节;相比之下，煤矿机械产品属性产生巨大的信息数据量，它对煤矿机械中各类零件特征进行采集归纳，以此为基础，才能实现生产煤矿机械零件实施信息化操控以及全程监控机电一体化过程等，具体到在几何数据模型中体现机电一体化工作则是由几何图形表示，为了便于从直观上观察数据，在几何数据模型中将通过点、线、面结合的方法展示。通过这些数据可以充分了解矿区环境下的所有煤矿机械产品和零件分别具有的不同属性特征与几何特征。首先，系统下的点线位置表示了几何特征;其次，属性特征则依据不同地物的分属类型进行层次归类。由前文所述可知，研究对象是几何集合构成，组成方式，为了更好地展开研究，我们可以将杂煤矿机械类的属性特征和几何特征分别分类并阐述其定义。一般情况下，具备几何特征的数据可以分为层次数据与几何数据两方面。几何数据是研究煤矿机械形状大小、空间位置及其拓扑关系等方面的基础数据。

煤矿机械属性数据模型

一般情况下，属性特征可以对描述各物体要素特征、形态和分布关系等方面产生直接影响。煤矿机械产品属性与图形信息息息相关。实体对象与图层信息都拥有单向的属性数据。首先对属性数据和客观数据间的联系进行简要介绍。基本属性数据一般可以分成公共属性、独享属性、共名或共值属性、可否传播属性、传值属性和传名属性八种类型。然而如果以分类和层次关系为分类标准，那么又可将各属性数据分做两大类，例如：煤矿机械产品属性数据主要是由各设备的名称编号、赋予原值、生产状态、地理坐标等构成。

3结束语

文章首先介绍了煤矿机械产品的机电一体化要求，然后对机电一体化的参数化模型展开分析，同时根据煤矿机械产品的表达模式的机电一体化分析FlexRIA法。可以是一个很好的产品，传统的煤矿机械性能和实现数据管理通过模型的属性数据，几何数据模型对现有大量煤矿机械产品零件的分布式层次关系进行了总结，体现出系统界面、可视化、可操作性强等优点，极大地促进了中国的煤矿机械产品技术的发展，提高了企业经济效益，同时对煤矿机械产品制造技术与生产流程的协同性具有很好的借鉴和指导意义。

参考文献

1、机电一体化技术在煤矿的应用张莉;山西煤炭管理干部学院学报2007-02-25

2、机电一体化数控技术在煤矿机械中的应用方媛;卞奕明;李艳平;煤炭技术2012-07-10

摘要：在当前的煤矿开采行业中，机电一体化数控技术的应用具有重要的现实意义，不仅可以保证煤矿生产的安全可靠，提供煤矿开采的效率和质量，还可以促进机电一体化数控技术的进一步完善。

关键词：煤矿机械;机电一体化

科学技术的进步，在客观上带动了机电一体化数控技术的更新和完善，并且在当前的发展态势下，被广泛应用到了众多的领域中。煤矿开采作为社会经济发展的重要支撑，是社会经济稳定正常运行不可忽视的方面，机电一体化数控技术在煤矿开采企业中的应用，可以大大地提高开采的质量和效率，改进开采的技术和方式，并且在不断的实践探索中，在采煤机故障的诊断以及微机监控等方面也取得了显著的成效，根据机电一体化数控技术的发展状况，它在煤矿机械设备中的应用是具有重要意义的。

1机电一体化数控技术在煤矿中应用的概况分析

从当前的煤矿开采施工的现状来看，机电一体化数控技术的应用具有重要的作用，它是综合了各种先进的技术，包括液压控制技术、电子技术以及机械技术等的综合，可以极大地提高煤矿机械设备操作的安全性、可靠性和经济性，并且也为后期的维护拆除等各种提供了便利。当前的应用现状，主要是以微处理器和微机为核心的控制装置和电子技术，在很多的煤矿机械设备中都有体现，其中电子技术较为突出，例如煤矿机械设备中故障的报警、自诊以及在线监控等，还包括提升机的PLC系统、采煤机的变频控制系统等的诸多方面，而且随着煤矿开采技术的进一步发展，会对煤矿机械性能有更高的要求，这就使得在煤矿机械的结构构成中，电子控制装置的应用会更加的普遍，维护会更加的专业。在实际的煤矿生产过程中，煤矿机械的经济性和性能的自动化程度是决定着煤矿生产通风、排水以及供电等安全性能的。煤矿电子性能的优劣以及控制系统的质量是否良好是直接影响着机械设备的运行可靠性、动力性和经济性的，然后对其使用寿命、生产效率和施工质量产生深刻影响，作为现代煤矿机械设备重要组成部分的电子控制系统，逐渐成为了现代煤矿机械化水平的重要体现。科学技术的不断发展，在煤矿机械设备中，电子控制系统的地位更加的巩固，随之而来的就是它的结构复杂程度不断加深，那么它的性能作用会更加全面的发挥，这就需要操作人员有专业的技能水平，可以对机械设备有熟练的掌握，能够简单处理一些故障问题，并制定合理的维护保养措施。一般来说，从大量的煤矿机械设备在实际开采中的应用可以看出，煤矿机械设备需要满足以下几方面的性能，首先，具有较高的精度，施工的操作简单，自动化程度高不需要过多的人工投入，并且满足节能降耗的要求，生产效率十分良好，并且实用性强，便于后期的维修管理;其次，要满足使用寿命长、安全系数高以及运行稳定可靠的要求，并且它的制造和使用成本不会过高;第三，负责操作的工作岗位条件好，劳动强度不能过高;最后，可以大大降低停机维修的时间，可以对出现故障的部位及时准确的查出，并且可以对故障进行自诊和自动警报。随着时代的发展，如果仅仅依靠液压技术和机械技术，那是很难满足煤矿机械设备各种性能改进的要求的。因此，就需要积极地发展电子控制技术，提高其普及率和使用率，它是机电一体化数控技术的重要体现，如果可以在煤矿开采机械设备中应用，必然会推动煤矿开采机械设备的又一次更新换代，从性能上产生质的飞跃。

2煤矿机械中机电一体化数控技术的应用分析

煤矿综合采煤中的应用

当前，机电一体化数控技术在煤矿机械设备中应用最为典型的就是电牵引采煤机，它是机电一体化数控技术的有力体现，从它的实际应用来看，在它的牵引特性上，是远远优于液压牵引的，具有无可比拟的先进性，可以很好地应用在大倾角煤层上。它还具有一系列的应用优点，例如反应灵敏、使用周期长、运行效率高、安全可靠、动态性好以及结构简单等等。

煤矿开采运输的提升设备

第一，带式输送机。这是煤矿开采输送环节中重要的运输设备，其自身具有效率高、运行可靠、输送量大，运输距离长等的特点。第二，矿井提升机。它可以轻松的完成全数字化交直流提升工作，特别是对内装式提升机，驱动和滚筒是连接在一起的整体，它是机电一体化数控技术应用的典型设备，它的应用可以大大地简化机械设备的结构。

其他类的煤矿机电一体化装置

从实质上来说，煤矿供电设备是属于其他机电一体化设备范畴的。根据煤矿供电的特点，也就是要满足大功率设备的要求，设备的质量较高，运行安全可靠，因此，就要根据煤矿开采的实际来采取合理的方法以最大程度的减少无功功率的损耗，减少供电系统中的无功电流，进而提高功率的因数，一般来说，常用的方法有两种，即就地补偿和集中补偿。从当前的应用现状来看，使用最为广泛的是微机保护开关，它的网络功能是较为齐全的，对于煤矿开采来说，是十分有益的，值得大力的推广采用。

煤矿安全生产中的应用

除了上述的分析外，机电一体化数控技术在煤矿机械中的应用还涉及到矿井安全生产监控系统，它是一种十分高效和合理的措施，可以对煤矿管理和安全生产起到积极的维护作用。从实际的煤矿开采工作来看，它所具有的特点就是，首先，它所采用的是Win-dows操作系统，可以接入互联网，实现网络功能，可以促进测控分站智能化水平的提高;其次，根据煤矿开采工作的特点，严格的遵守煤矿开采安全生产的规章章程，要求在一些大中小的煤矿高瓦斯矿井中，特别是瓦斯含量超标的矿井中，必须要安装矿井监测监控系统，对矿井的情况进行实时的监测，便于及早发现异常状况。

3机电一体化数控技术在煤矿机械中应用的建议

由于我国的机电一体化数控技术起步较晚，相对于国外先进技术来说，还存在着很大的差距，加上从当前我国的社会经济发展态势来看，就需要研究人员加大科研力度，增加在机电一体化数控技术上的资金投入，进而在实践中不断的提高我国的机电一体化数控技术水平，使其可以更好的应用在煤矿机械中，提高自动化程度。另外，也可以积极的借鉴国外先进的技术，并依据我国煤矿开采行业的实际状况，把握开采活动的要点，从而制定出一套不仅符合我国煤矿企业发展而且又可以促进机电一体化数控技术进步的发展规划，使其两者可以更好的结合，从而使我国的煤矿开采行业发展前景更为广阔。

4结束语

在当前的煤矿开采行业中，机电一体化数控技术的应用具有重要的现实意义，不仅可以保证煤矿生产的安全可靠，提供煤矿开采的效率和质量，还可以促进机电一体化数控技术的进一步完善。我国的机电一体化数控技术起步较晚，相对国外先进技术来说，还有很大的不足之处，需要技术人员加强研究，并积极借鉴先进经验，从而推动煤矿机械的智能化、自动化发展。

参考文献

1、机电一体化技术在现代煤矿生产中的应用胡福庆;科技致富向导2013-01-20