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机器人技术论文范文1
1.1一般资料
本次采用随机抽样的方法,将急诊重症监护室(EICU)人工气道病人分为集束化组和对照组,集束化组选取2013年1月~2013年12月我院EICU收治的人工气道病人172例,其中男92例,女80例;年龄18~92岁;慢性阻塞性肺疾病病人51例,全身麻醉术后病人20例,急性呼吸窘迫综合征病人48例,中毒病人15例,外伤病人19例,其它病人19例。对照组为2012年1月~2012年12月EICU收治的人工气道病人156例,其中男86例,女70例;年龄18~89岁;慢性阻塞性肺疾病病人45例,全身麻醉术后病人25例,急性呼吸窘迫综合征病人41例,中毒病人11例,外伤病人15例,其它病人19例。两组病人在年龄、急性生理学与慢性健康状况评分Ⅱ(APACHEⅡ)评分、原发疾病构成等比较差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。
1.2方法
对照组采用常规护理的方法,如妥善固定导管,保持气道通畅,严格无菌操作等。集束化组在常规护理的基础上采用集束化护理管理:成立集束化护理小组,小组人员由EICU主任医师,护士长,工作5年以上的护士组成。组员查阅有关预防非计划拔管的文献,并以指南和循证医学为基础,设计出人工气道病人的治疗护理方案,具体方案如下:
1.2.1加强人工气道管理
合理气道的湿化,维持呼吸机湿化器温度50℃,吸入人体的温度为37℃;使用温湿交换装置湿化气道;采用适时吸痰技术;使用密闭式吸痰管进行吸痰;气囊压力保持25cmH2O~30cmH2O;妥善固定病人的气管导管。
1.2.2病人管理
为预防呼吸机相关性肺炎(VAP)的发生,将病人的床头抬高30°~45°。
1.2.3肢体约束管理
有资料显示因约束问题导致拔管的患者占总拔管人数的51.16%。对于昏迷、烦躁、麻醉未清醒的患者,给予及时的约束,约束的肢体应处于功能位,约束时应松紧适度,以能放入一指为宜。加强巡视,每2h放松约束带一次,避免局部皮肤磨损、血运不佳等情况。
1.2.4镇静管理
对于插管时间长及躁动、有强烈拔管倾向的患者,遵医嘱使用右旋美托咪啶作为镇静剂,应用Ramsay镇静评分3分~4分为宜;在评分的基础上调整镇静药物的剂量。
1.2.5人工气道的风险评估
掌握非计划拔管的评估技巧。责任护士应有目的、有重点地观察并评估患者意识状态、心理状况、镇静指数、约束情况,定时观察插管深度、固定情况、气管插管的气囊是否漏气、约束的可靠性等,以便及时发现和阻止患者的非计划性拔管现象,确保患者的安全。
1.2.6有效的沟通
加强护患沟通,减轻病人插管的不耐受,采用非语言交流。护理人员应向清醒患者解释气管插管的目的、作用及自行拔管的危害性;评估患者的心理状态,给予心理疏导。
1.3观察指标
观察并比较两组病人意外脱管、肺部感染、医疗纠纷及机械通气时间、住院费用、住EICU的时间。
1.4统计学方法
两组数据均采用SPSS13.0统计软件进行统计学处理,计数资料以率表示,计量资料以(x±s)表示,分别采用X2检验和t检验,以P<0.05为差异有统计学意义。
2讨论
2.1集束化护理干预可降低人工气道病人并发症的发生率及医疗纠纷发生率
本研究显示,实施集束化护理干预后,集束化组病人的意外拔管率、肺部感染率、医疗纠纷发生率低于对照组(P值<0.05)。说明集束化护理干预可降低人工气道病人并发症的发生率及医疗纠纷发生率。这可能是集束化护理干预是一种全面的主动的预防措施。在集束化护理实施前,集束化护理小组成员查阅了有关预防非计划拔管的大量文献,制定出护理措施。并集中学习集束化护理理念、具体的操作方法及意义等,培训后进行考核。在实施过程中,集束化护理小组通过动态的观察,掌握本组病人现存或潜在的危险因素,提出以下解决的护理问题:人工气道管理、病人、肢体约束、病人的镇静、人工气道的风险评估及护患有效沟通,然后查找资料,寻找循证依据制定护理干预措施,因此,集束化护理干预与传统的护理措施比较,更具有目的性。如实施妥善固定、有效的使用约束带和镇静、气道正确的风险评估及护患有效的沟通相结合,使非计划拔管率降低。
2.2集束化护理干预可降低人工气道病人的机械通气时间、住院费用及住EICU的时间
机器人技术论文范文2
关键词:高新技术中小企业人力资源管理
中小高新技术企业人力资源管理的特点
注重个人成长。高新技术企业的员工一般来说个人素质都比较高,同样的,他们自我学习的要求也就相对比较高,定期的学习和培训是构成其工作满意度的关键因素。同时这也是由于他们所处的行业快速发展所决定的。因此应该摆脱传统观念里面仅仅依靠加薪来激励,使他们努力工作,更应该做的是给他们提供恰当的培训,这才是对于高新技术中小企业员工正确的激励因素。
强调工作自主性。高新技术中小企业的员工要求给予自按自己认为有效的工作方式进行工作并完成任务,并且从工作成就中获取满足感。
流动意愿比较强。这个可以说是中小企业员工的一个普遍特点,但是在高新技术行业显得尤为突出。由于他们不仅具有技术,同时可能还掌握了企业的核心客户等的机密,他们的流出会使企业蒙受直接损失还会增加企业人力资源的重置成本。
员工工作经验比较少。这样的员工年龄层次决定了他们往往在技术上通常会追求完美,但是可能在团队合作方面经验不足。这种情况下,就要求我们人力资源管理人员能够很好的和他们进行沟通,并且能够做好员工与员工之间、员工与上级之间沟通的桥梁。
中小高新技术企业人力资源管理的问题
人力资源管理缺少规划
中小企业人力资源管理一般来说都会缺少规划,由于中小企业一般缺乏较明确的发展战略,因此在人力资源管理方面也不可能有明确的计划。由于缺少规划导致人力资源管理上存在较大的随意性,使得人员流动性较大,最终影响了企业正常的生产经营。
而且由于高新技术对于员工的知识更新要求相当高,所以导致高新技术的人力资源经理往往倾向于“快进”的政策。但是他们往往忽略了另外一个相对应的问题——“快出”。这也反映了高新技术中小企业人员流动性大的特点。
公司缺乏培训体系
由于中小企业每个员工的事务性工作量较大,自身没有参加再培训的时间和精力,而中小企业尤其是高新技术的中小企业缺乏人力资源的战略规划。安排培训随意性较大,因此高新技术中小企业的员工普遍缺乏提高的机会。
岗位职责不明确
由于企业没有对岗位进行梳理,岗位描述没有或不到位,常常不能明确谁该负责什么,这将大大不利于作为高新技术的中小企业未来的发展。
人员招聘过程无系统性
由于普遍来说中小企业缺乏岗位职责的明确界定,也就无法明确到底需要招聘什么样的人员;此外由于缺少人力资源规划,所以招聘总是没有充分的准备和程式。
激励措施缺乏科学性规范性
一般来说中小企业的激励措施或行为,随意性较大,常根据管理者的心情或感觉来做。往往使下属无所适从,员工更加茫然,激励行为达不到预期目的。高新技术员工的激励问题更加突出。高新技术的研发往往需要投入巨大的时间和精力,而且研发并不一定会有很明显的成果。这个时候尤其需要很好的激励措施来继续鼓励员工进行工作。而上述中小企业中普遍缺乏的科学规范的激励措施,将会导致高新技术企业的员工缺乏工作的积极性,从而直接导致企业工作效率低下。
中小高新技术企业人力资源管理的对策
高新技术中小型企业要真正搞好知识创新、技术创新与产品创新,关键在于造就和培养一批掌握高科技知识的创造性人才。
如何管理好人才首先的关键问题是要能够正确分析出他们的需求。根据马斯洛的层次需要理论以及一般心理学原理,随着个人心理的发展,追求自尊和自我实现的高层次需要逐渐产生。高新技术企业员工整体受教育程度较高,也就是说知识分子所占比重较大。一般而言,个人受教育程度越高,心理的发展程度越高,因此追求自尊和自我实现的动机越强烈。一个组织中的大多数人均有此倾向的话,也必然影响组织中的少数人,从而形成一个较为一致的价值取向。因此,与此相对应的是,高新技术企业员工倾向于进行自主性的工作,满足自尊和自我实现等高层次的需要。应该在企业的管理过程中注意采用“以人为本”的现代管理科学的理念。
此外,高新技术中小企业这样的人员结构也决定了企业对人力资源的激励不能简单采取物质刺激的手段,而应该是一个多维的系统化的激励体系,如优越的福利制度、良好的晋升机制、完备的培训体系和富有挑战性的工作内容以实现自我价值、自我抱负等等。
其实选择优秀的人才是任何一个企业人力资源部工作的核心,对于一个处速发展过程中的高新技术中小企业来讲,人才的招聘与甄选就显得尤为重要。为此笔者提出以下对策:
加强企业学习氛围及员工培训
高新技术是一种快速发展的行业,知识上的落伍,将直接导致企业在市场上缺乏竞争力。而且另一方面,中小企业的员工大部分都是年轻人,他们对于知识的渴求度是非常大的。定期学习和培训是他们最为看重的两点。为了公司以后的持续发展,为了吸引和挽留优秀的员工,必须要加强企业的学习氛围,加强对于员工的培训。此外,企业的学习氛围已经是自由的无缝沟通。加强上下层之间的经常性沟通,使员工释放挫折感和不满情绪。加强同级之间的自由交流,实现知识共享和信息交流互补,获取隐性知识和显性知识。
运用恰当激励手段进行有效激励
要采用恰当的激励方式来激励员工,这样不仅可以起到应有的效果,而且还能够更加合理地利用资源,使得企业能够更加长久地发展起来。
加强企业文化建设
年轻化的知识型员工对关怀和爱是十分需要的,特别是从事研发工作的技术人员,由于长期埋头苦干,往往对自己的健康状况、娱乐、家庭没投放很多精力。因此,作为中小企业的管理者,可以定期安排体检、组织户外度假和游乐。对于员工的家庭生活状况给予重视和关怀,而且企业要建立宽容的创新文化。鼓励技术创新,放手让员工去做,培养“专家意识”,对员工的失败要给予真诚的关怀。
建立人才后备系统
用成本最优原则确立一整套员工流动制度和流动比例,把人才后备力量的发掘和储备作为一种持续的工作,在流动比率和成本的关联分析的基础上确定最优流动率,建立一整套员工流动制度。定期输入一定比例的新员工进行储备培养,以应付员工突然流失给公司带来的意外重创。这个对于人员流动性比较大的高新技术中小企业来说是非常必要的一个手段。
参考文献:
机器人技术论文范文3
关键词文人园林 人居环境 写意
中国古典园林在几千年的发展和演变中,一直循着“崇尚自然”的道路,形成了以自然山水风景为表现主题和特征的布局形式,追求天人合一的理想境界。诗文、绘画的融合又把中国古典园林推向更高的艺术境界,赋予它鲜明的民族艺术特色——文人园林。
文人园林尽量地亲近和融入大自然,避免生硬的人工斧凿的痕迹,追求浑然天成的美感效果,体现了文人园林艺术的基本造园原则。这种“天人合一”的人与自然契合无间的形态,成为文人园林的文化精神核心,并通过独有的艺术特色表现出来。
1 崇尚自然的造园原则
自然天象虽然不能为人把握,但造园艺术家却善于因借、巧于组景,因地制宜地做出风花雪月、亭台楼阁的境界来。充分利用自然山水中地形、地貌的有利因素,经过匠心独运的构思立意,将称为文人园林传统四大造园要素的山石、流水、建筑和植物进行有机地结合,并且布置灵活,变化有致,使得全园景观协调统一。
2 实用与审美有机结合
园林是一门关于环境美化的艺术。首先,人们考虑的是建筑的实用功能,但同时,建筑的内向空间也使人与自然隔离开来。然而,人毕竟是自然的产物,于是为了满足人对自然的需求,人们便在建筑的外围用栅栏、围墙等形式将自然的一部分也包括进来。这种可居可游、既安全又经济实惠的居住环境,给人们带来了关于园林的美感。
3 有限空间与无限时空的统一
园林与绘画不同,绘画是二维平面,只能眼观心游,而园林是三维空间,是时空变化的艺术,人可进入其中,进行全身心的感受和体悟。园林艺术既是空间艺术,又是时间艺术,可以因时而异,天气因素千变万化,晨昏昼夜、阴晴雨雪,时令不同,景观各异。随着四季天象和植物生长发育的变化,使得园内湖光山色也呈现出不同的景象和韵味。
4 写意性的创作方法
文人园林艺术重视写意手法的运用,它不过分追求和拘泥于对实物形象的模仿,而是赋予有限形象更深远的寓意,创造出一种含蓄幽深的美。山石与水体是文人园林中构景写意的关键因素,它一方面与真实的自然山水相联系,具有自然美的天然属性;另一方面,它又与人们精神上的林泉之乐相联系,具有精神寄寓的意义。
5 象征性的表现手法
文人园林的美学观念是“自然人格化”。孔子曰:“仁者乐山,智者乐水”,将自然美与道德联系在一起,认为自然山水之所以惹人喜爱,是因为它们具有某种和人的精神品质相似的品性。因此,在园林布局中,一方面保持实物的自然形态,来追求其天然属性的审美;另一方面,通过这些实物的某些特征带给人们启示,让人们产生联想,由这种“移情”作用而使人们受到积极的感染和鼓舞。
6 对意境的追求
文人园林美学的中心内容,就是园林意境的创新和欣赏。意境首先是中国古典诗画的美学范畴,诗中有画,画中有诗,诗情和画意总是紧密联系不可分开的。古代的造园艺术家往往又是画家或诗人一类的文人雅士。因此,中国园林很早就是按照诗和画的创作原则行事的,重视神似和韵味,追求恬静淡雅的趣味,浪漫飘逸的风度,朴实无华的气质和情操,展现一种朦胧、含蓄的美,最终达到诗情画意的艺术境界。
结语
总而言之,文人园林是由山水、建筑、花木等合成的综合艺术体系,它的艺术成就对当今人居环境有着非常大的影响。它的价值与启示作用对搞好城市住宅规划设计,对城郊住宅朝着园林模式发展,建设和谐生态环境,具有重要意义。
(1)创造一个舒适、健康的生活环境,着力刻画“山水人居”设计规划,使自然环境与人工环境协调发展,建立人工环境与自然环境融洽的居住空间。
(2)在城郊规划设计中,应该巧借草地、树木、湿地、山丘、河流,形成人与自然的天然结合,使人工艺术与自然景观共存、共乐、共雅,与自然界形成一种良性的生态平衡,有效控制和处理环境污染,制止对原有生态平衡有害的开发活动,使人与自然达到和谐相处。
(3)城市近郊生态资源和特产极其丰富,这种住宅环境的规划设计应该巧借独特的自然资源,使之融入大自然,让人们最大限度地回归自然,而不是去刻意造景和人工雕琢环境。
参考文献
[1]王蔚,史箴.与天对话略析中国园林的传统文化基因.新建筑[J].1999,(2).
机器人技术论文范文4
由于机器人具有可靠性高、适应性强、功能强大的特点使其成为执行高危险任务的理想平台,具有步行能力的机器人更是该领域研究的前沿课题。
本论文为6腿机器人控制系统研究与设计,采用了1种分层控制系统结构,采用1点对多点的串行通信模式。论文对单关节控制器的数学模型进行了简单研究并采用PID控制算法对关节的位置控制进行控制。完成了基本的硬件设计,包括主从控制器的设计,主从通讯设计,延时及驱动电路的设计,传感器及其信号处理的设计。在软件设计方面,给出了主从通讯,步态算法的软件实现程序框图。
关键词:6腿机器人、Motorola MCU、PID控制、主从通讯、编码器、步态
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
机器人学是迅速发展的交叉性学科,但世界各国对机器人的定义各不相同,联合国标准化组织采纳美国机器人协会给“机器人”下的定义:“1种可以反复编程和多功能的,用来搬运材料、0件、工具的操作机;或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程的动作的专门系统”。
机器人技术成为高科技应用领域中的重要组成部分。可以预言,机器人技术具有广阔的发展前景,它正向着具有行走能力、对环境的自主性强、具有多种感觉能力的智能机器人的方向发展。机器人技术的进展与其在各个领域的广泛应用,引起了各国专家、学者的普遍关注。许多技术先进国家均把机器人技术的开发、研究列入国家高科技发展计划,进行大力研究。机器人学作为1门边缘学科,成为当前高科技发展的前沿学科,它与高等动力学、材料科学、近代电子学、计算机科学、自动控制理论与系统、传感技术、人工智能、仿生学、系统工程等学科关系密切,相互渗透,共同发展。机器人的要害是自动控制,是计算机与人工智能的结合,它解决CAD, CAM, CAE等1系列问题。机器人先进程度和功能的强弱,通常直接受到其控制技术的影响。由于机器人动力学模型具有变参数强耦合、高度非线性的特点,机器人控制要求精度高与速度快;并具有通用性、柔软性与灵活性,它在很大程度上依赖于机构运动学和动力学分析、感知能力与伺服技术。现代控制理论的发展、高级控制策略的探求,新1代计算机的出现与人工智能开发将给机器人技术带来新的生机。
机器人学是迅速发展的交叉性学科,但世界各国对机器人的定义各不相同,联合国标准化组织采纳美国机器人协会给“机器人”下的定义:“1种可以反复编程和多功能的,用来搬运材料、0件、工具的操作机:或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程的动作的专门系统”。
机器人可分为固定式和行走式。1般的工业机器人如立柱式、机座式和屈伸式机器人大部分为固定式.但是随着海洋科学、原子能工业及宇宙空间事业的发展甚至人类娱乐的需要,可以预见,具有智能的可移动机器人、能够自行的柔性机器人肯定是今后机器人的发展方向。
机器人技术论文范文5
论文摘要:介绍教育机器人在机器人竞赛及课内外教学中的应用现状,并提出其教育价值。
1引言
自从20世纪50年代末世界上第一台机器人诞生之后,机器人技术得到了迅速的发展。机器人技术是一个国家科学技术水平和国民经济现代化、信息化的重要标志,也是打开21世纪大门的钥匙[1]。
随着机器人技术的发展,其在教育领域的应用也逐步得到重视。目前教育机器人主要应用于课内外教学和参加各级各类科技创新活动,表现出了无可比拟的教育价值和极待挖掘的发展前景。
2机器人的定义
在科技界,科学家会给每一个科技术语一个明确的定义,但机器人的定义却至今没有统一。原因之一是机器人还在发展,根本原因则是机器人涉及到了人的概念,使之成为难以回答的哲学问题。早在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上,就有专家提出了两个有代表性的定义[2]。之后又不断涌现新的见解。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,是一种具有高度协同性的自动化机器。”[2]
3教育机器人简介
干国胜在其硕士论文中对教育机器人解释如下:用在教育领域的以人工智能决定其行动的机器人[2]。从学习角度讲,“教育机器人是由生产厂商专门开发的以激发学生学习兴趣、培养学生综合能力为目标的机器人成品、套装或散件”[3]。它除了机器人机体本身之外,还有相应的控制软件和教学课本等。
国内已有一些企业和公司可以生产教育机器人或教学平台。不同种类的教育机器人不断涌现,如SmartCar[4]、SUUNY618、博思威科教育机器人等均已投入市场。
4教育机器人产生背景
机器人技术是在二战以后才发展起来的新技术。1958年美国的Consolidated公司制作出了世界上第一台工业机器人,由此揭开了机器人发展的序幕[5]。1967年日本川崎重工公司从美国购买了机器人的生产许可证,日本从此开始了研究和制造机器人的热潮。随着机器人在工业上的广泛应用,如何加强工人对机器人的了解从而提高他们对机器人的控制也就成为一个显著的问题。机器人教育也就随之产生。2003年4月3日到7日,日本横滨举行了2003年机器人博览会[6]。专门用于教学的教育机器人从此诞生了。
国外教育机器人的研究开展较早。早在上世纪六十年代日本、美国、英国等西方发达国家已经相继在美国大学里开始了对机器人教育的研究,到了六十年代他们在中小学也开始了机器人教学,在此过程中也推出了各自的教育机器人基础开发平台[5]。我国的机器人研究在七八十年代就已开展起来,在我国的“七五”计划,“863”计划中均有相关的内容。但针对中小学的机器人教学起步较晚,到上世纪九十年代后期才得到了初步的发展,目前发展仍不完善。
5教育机器人应用现状
教育机器人主要用于机器人竞赛和课内外教学。
5.1机器人竞赛机器人教育对高科技社会的巨大影响已经引起了美国、欧洲、日本等发达国家和亚洲各国的高度重视,也得到了我国教育界的极大关注。国内外机器人赛事不断,引人注目。目前,全球每年有一百多项机器人竞赛,参加人员从小学生、中学生、大学生到研究者[5]。
1)国际比赛。①机器人足球竞赛。让机器人踢足球的想法是在1995年由韩国科学技术院(KAIST)的金钟焕(Jong-HwanKim)教授为了发展多智能体技术而提出的。1996年11月,他在韩国政府的支持下首次举办了微型机器人世界杯足球比赛(即FIRAMiroSot’96)。
国际上最具影响的机器人足球赛主要是FIRA和RoboCup两大世界杯机器人足球赛,这两大比赛都有严格的比赛规则,融趣味性、观赏性、科普性为一体,为更多青少年参与国际性的科技活动提供了良好的平台。
FIRA(FederationofInternationalRobot-soccerAssociation)是国际机器人足球联合会的缩写,于1997年第二届微型机器人锦标赛(MiroSot’97)期间在韩国成立的。FIRA每年举办一次机器人足球世界杯赛(FIRARobot-SoccerworldCup),简称FIRARWC,比赛的地点每年都不同,至今已经分别在韩国(三届)、法国、巴西、澳大利亚(两届)、中国等国家举办了多届赛事。
RoboCup(RobotWorldCup)是一个国际性组织,1997年成立于日本。RoboCup以机器人足球作为中心研究课题,通过举办机器人足球比赛,旨在促进人工智能、机器人技术及其相关学科的发展。RoboCup的最终目标是在2050年成立一支完全自主的拟人机器人足球队,能够与人类进行一场真正意义上的足球赛。RoboCup至今已组织了八届世界杯赛。比赛项目主要有:电脑仿真比赛、小型足球机器人赛、中型自主足球机器人赛、四腿机器人足球赛、拟人机器人足球赛等项目。
②机器人灭火竞赛。机器人灭火的想法是在1994年由美国三一学院的JackMendelssohn教授首先提出的。比赛在一套模拟四室一厅住房内进行,要求参赛的机器人在最短的时间内熄灭放置在任意一个房间中的蜡烛。参赛选手可以选择不同的比赛模式,比如,在比赛场地方面可以选择设置斜坡或家具障碍,在机器人的控制方面可选择声控和遥控,熄灭蜡烛所用的时间最短,选择模式的难度最大,综合扣分最少的选手为冠军。虽然比赛过程仅有短短几分甚至几秒钟的时间,用来灭火的机器人体积也不超过31立方厘米,但其中包含了很高的科技含量。目前,机器人灭火比赛已成为全球最普及的智能机器人竞赛之一。
③机器人综合竞赛。国际机器人奥林匹克竞赛。主要是亚太国家参与的一项国际机器人赛事,2002年中国北京成功举办了第四届比赛,有包括韩国、新加坡、中国大陆、香港、台湾、菲律宾、泰国在内的七个国家和地区参加了这一赛事,比赛圆满成功,第五届比赛于2003年月11月6日~10日在韩国举行。
FLL机器人世锦赛,1998由美国非盈利组织FIRST发起,目前有10多个国家(英国、法国、德国、北欧5国家、新加坡、韩国、中国)及美国的46个州参加该活动。每年秋天,由教育专家及科学家们精心设计的FLL挑战题目将通过网络全球同步公布。各国/区域选拔赛在年底举行,总决赛于4~5月在美国举行。竞赛内容包括主题研究和机器人挑战2个项目,参赛队可以有8~10周的时间准备比赛。
④其他比赛。在国外,1980年,第一届全日本机器人走迷宫比赛;1992年,第一届美国人工智能学会移动机器人比赛;1998年,第一届国际海洋机器人竞赛;2001年,日本政府举办第一届国际机器人节,举行了十几项各种机器人比赛。教育智能机器人是目前欧美国家流行的用于培养学生动手能力,计算机应用能力,和创新思维的学习工具。
孙媛媛、何花撰文指出,国际机器人竞赛有以下特点:比赛规模不断扩大,比赛项目不断完善,比赛的影响力不断完善,推动技术进步,促进学校教育[7]。
2)国内比赛。在国内,2000年,FIRA中国区比赛;2002年,CCTV杯机器人比赛;2004年,第五届全国中小学电脑制作大赛;自2005年开始的全国青少年教育机器人竞赛[8];中国科协主办的中国青少年机器人竞赛,中央电教馆举办的中小学生电脑制作活动,教育部关心下一代工作委员会、中国发明协会举办的全国中小学信息技术创新与实践活动[9]。还有近几年各省、市组织各种类型机器人比赛。
3)机器人竞赛的教育价值。何智等撰文指出中小学机器人竞赛对当前的教育会产生重大的作用:促进教育方式的改革,培养学生的综合能力;有利于建立一门新的标准课程;寓教于乐;培养学生的团队协作精神和宽容为怀的人文品格[9]。
北京科技大学的郗安民教授在接受访谈时指出,大学生机器人比赛是一项很好的科技创新活动,不仅易于激发兴趣,而且综合了多学科的知识,是一项比较大的训练工程[10]。张云洲等探讨了机器人竞赛对于大学生教育的价值:机器人竞赛活动的开展有效激发了学生参与科技创新、开发与研制的兴趣爱好,有利于其综合素质的培养[11]。
5.2学科及课外教学目前,除将教育机器人用于参加各种比赛外,教育机器人还被用于课内外教学,以提高学生设计、开发、应用机器人的能力和创新能力。北京、上海、广东、浙江、江苏、湖北等省市已经先后将教育机器人纳入地方课程或校本课程。到2005年底,我国已有76所中小学成为机器人教学实验学校。教育机器人正在逐步地走入我国的各类学校[3]。
王立春撰文从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等各个方面探究教学机器人所具有的独特的教育价值,指出教育机器人在教育领域的顽强生命力和巨大发展前景[12]。
张兴华以硕士论文的形式深入探究了基于机器人的青少年活动的教育价值。她从亲身体验的活动案例出发,把握了全国基于机器人的青少年活动的形势,在深入研究的基础上认为基于机器人的课外活动的教育价值主要体现在三个方面:对青少年各方面能力的培养;促进教育方式的改革;有利于建立一门新的标准课程[13]。
6结语
教育机器人事业方兴未艾。教育机器人活动知识覆盖面广、能力锻炼多样、情感体验丰富,受到越来越多的师生欢迎,正向广大师生的普及过渡。教育机器人必将为我国的素质教育做出应有的贡献。教育机器人的前途是光明的。
参考文献
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机器人技术论文范文6
关键词:迷宫问题,机器人,深度优先
0 引言
迷宫最短路径问题是一个典型的搜索、遍历问题,目前很多学者提出了一些新的迷宫路径求解算法如如遗传算法[1]、脉冲耦合神经网络[2] 、蚁群算法[3]、反应扩散搜索[4]等,在迷宫最优路径仿真搜索方面做出了一定的成绩,但上述算法需要进行大规模的运算,对处理器的要求很高,因此只能应用于仿真层次,对于实际的物理系统来说实现起来是有困难的。
迷宫问题经典的算法是深度优先算法和广度优先算法,深度优先算法是从迷宫的入口出发,顺着某一方向向前探索,若能走通,则继续前进,否则沿原路退回(回溯),换一个方向再继续探索,直到所有可能的通路都探索到为止,深度优先算法可以在未知迷宫中找到一条可行但不一定是最优的通路。广度优先搜索是从入口出发,离开入口后依次搜索与当前位置相邻的单元格,然后分别从这些相邻单元格出发依次访问它们的邻接格,依次类推直到找到迷宫出口,算法可以找到迷宫的最优路径,但探索点会随着探索的深入急剧增加,需要大量的内存空间用来保存探索过程的记录。
考虑到实际物理系统内存容量和运算速度的限制以及以上算法的优缺点,带回溯的深度优先算法具有占用内存空间少,对处理器的速度要求不高,不需要知道迷宫内部的具体结构的特点,因此适合于机器人在未知迷宫中进行路径搜索。免费论文参考网。
1迷宫机器人结构描述
智能移动机器人技术是机器人研究领域的一个重要分支,智能移动机器人是指机器人在完全未知的环境中,实时自主运动,是集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等功能于一体的具有高度自动化程度的智能化装置。因此走迷宫机器人是在没有人工干预的情况下,通过机器人自身的传感器系统感知迷宫环境,并根据不同的迷宫环境做出不同的决策并驱动执行装置执行相应的动作来完成走迷宫的过程的一种机器人。免费论文参考网。
1.1机械结构描述
机器人的移动方式有很多种,但大致可分为车轮式
和足步式两种,车轮移动方式的大部分技术比较成熟,
控制也比较容易,而足步行走方式的控制要困难得多,
因此本文的迷宫机器人采用轮式移动机构,其机械结构如图1所示:它有三个车轮,其中前轮为从动轮,为万向自由轮,后两轮为相互独立的驱动轮,固定不可转向,并且每个轮子都有独立的电气驱动模块和变速机构,车身的方向和速度依靠改变两轮的速度来实现。
1.2传感器系统
环境感知能力是移动机器人除了移动之外最为基本的一种能力,感知能力的高低直接决定了一个机器人的智能性高低,它的作用是建立合理的机器人感觉系统,以便机器人能够建立起完整的信息获取渠道。机器人要具备智能行为就必需依靠传感器不断感知外界环境,从而做出相应的决策行为。目前传感器的种类繁多,功能越来越丰富,像超声波传感器、红外传感器、光电传感等。传感器系统是机器人很重要的
部分,选择机器人传感器完全取决于机器人的工作需要和应用特点,因此迷宫机器人具有如下传感器系统:其传感器系统包括3个红外传感器和2两个光电传感器,3三个红外传感器位于机器人的左前右方(如图1中箭头3所示),探测距离是6cm,分别对机器人左前右三个方向的迷宫墙壁进行探测,以便机器人建立起迷宫障碍物的完整信息,光电传感器1用来检测是否进入一个新的迷宫格中,而传感器2主要用来和1配合以识别机器人是否到达终点。
1.3 控制系统
控制系统主要包括单片机及其外围电路以及电机驱动模块、串行通讯模块等,单片机采用了ATMEL公司的ATmega16微控制器,在16MHZ频率下速度为16MIPS的8位RISC结构单片机,其内含硬件乘法器和16K的flash,支持ISP编程,运算速度比普通的单片机要快的多,因此可以满足系统的需要。
2 迷宫问题描述
迷宫问题是图形学、图论和数据结构等领域中广为人知的一个经典问题,我们把迷宫简化成如右图2所示:图中‘1’表示障碍物,‘0’表示通路,机器人从入口处进入,从出口出来就算成功的走出迷宫。
3算法仿真试验
3.1算法描述如下:
:初始化,随机生成符合要求的m行n列的迷宫maze(m,n),通过调整迷宫数组中0和1的个数比调节迷
宫的可行通路数量,0越多,则迷宫的可行路径就越多,就越容
易找到出口。设定方向数组dir:规定搜索迷宫只能向上下左右四个方向搜索,对于正方形迷宫,设边长为1个单位,因此可以设定方向数组dir(4,2)=[1 0;0 1;0 -1;-1 0]。行进经过结点记录数组jiedian(i,j)用来记录机器人探索过的每个结点,如果机器人走过结点(i,j),则jiedian(i,j)=1,否则为0。走过路径记录数组way用来记录机器人行走过程的可行路径信息。
:机器人开始行走,从当前结点开始向三个方向搜索,如果没有障碍物(即该方向的迷宫壁为0)且不是终点并且没有走过(即jiedian(i,j)=0),则把该结点记录到jiedian中。
:如果只有一个结点符合要求,则以该结点为起点继续过程,同时把该结点记录到way中,如果有两个或两个以上的结点,则从中随机选择一个结点为起点继续过程,并把该结点记录到way中。免费论文参考网。
:如果三个方向都有障碍物,则机器人进行回溯,退回上一个结点,选择排除已经探索方向的其它方向继续搜索,如果没有可通路径则继续回溯直到回到起点,转到,否则转到继续搜索直到找到终点,转。
:给出没有可行路径信息。
:输出可行路径。
3.2实验结果过程及结果:
为了验证算法的有效性,我们随机生成一个22*22规模的迷宫,应用深度优先算法进行迷宫路径搜索,其仿真结果如3图所示:图中‘o’表示迷宫的‘0’,‘’表示迷宫中的1,左上角为迷宫的入口,右下角为迷宫的出口,深色部分表示算法找到的可行迷宫路径,从图3中可以看到:深度优先算法可以在迷宫中找到一条可行路径。
4 物理系统实现:
图 3 深度优先算法找到的路径示意图
机器人路径规划问题可以分为两种,一种是基于环境先验完全信息的全局路径规划,另一种是基于传感器信息的局部路径规划,后者环境是未知或者部分未知的。基于实际物理系统的特点,我们把该算法应用到我们研制的迷宫机器人上,在不影响算法正确性的情况下,我们采用图4所示的简化迷宫进行实验:带箭头的白线是机器人实际所走路线图,可以看到机器人从入口出发,按照带回溯的深度优先算法行走,经过一定的时间后能够顺利的找到出口,完成了在未知迷宫中的行走过程,实验证明了算法的有效性。
5结论:
迷宫问题是一个经典的遍历问题,求解算法很多,但对于实际的物理系统,考虑到其运算速度和内存大小的局限,运用深度优先算法进行迷宫路径的搜索是可行的,从仿真实验和物理实验都可以看出,深度优先算法是有效的。
参考文献:
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