[机器人软件架构]使用分层的方法设计机器人软件

[机器人软件架构]使用分层的方法设计机器人软件

目录

1. 驱动层

2. 平台层

3. 算法层

4. 用户接口层

机器人软件架构是典型的控制回路的层次集，包含了高端计算平台上的高级任务规划、运动控制回路以及最终的现场可编程门阵列（FPGA）。在这中间，还有循环控制路径规划、机器人轨迹、障碍避让和许多其他任务。这些控制回路可在不同的计算节点（包括台式机、实时操作系统以及没有操作系统的自定制处理器）上以不同的速率运行。

在某些时候，系统中的各个部分必须一同运行。通常情况下，这需要在软件和平台间预定义一个非常简单的界面—就如控制和监测方向与速度般简单。共享软件栈的不同层次的传感器数据是一个不错的想法，但会给集成带来相当大的麻烦。每个参与机器人设计的工程师或科学家的理念都有所不同，举例来说，同一个架构对于计算机科学家来说运作良好，而在机械工程师那里可能就无法正常工作。

如图1所示，拟议的移动机器人软件架构由下列图形所表示的三至四层系统构成。软件中的每一层只取决于特定的系统、硬件平台或机器人的终极目标，与其上下层的内容完全不相关。典型的机器人软件包括驱动程序、平台和算法层组件，而具备用户交互形式的应用包含了用户界面层（该层可能不需要完全自主实现）。

图1.机器人参考架构

该范例中的架构为带有机械手臂的自主移动机器人，它能够执行路径规划、障碍避让和地图绘制等任务。这类机器人的应用范围在真实世界十分广泛，包括农业、物流或搜索和救援。板载传感器包括编码器、惯性测量单元（IMU）、摄像头和多个声纳及红外（IR）传感器。传感器聚变可以用来整合针对本地化的编码

器和IMU数据，并定义机器人环境地图。摄像头则用于识别载板机械手臂握住的物体，而机械手臂的位置由平台层上执行的运动学算法所控制，声纳和红外传感器可以避开障碍物。最后，转向算法被用来控制机器人的移动，即车轮或履带的移动。图2就是基于移动机器人架构的美国宇航局机器人。

图2. SuperDroid Robots设计的移动机器人

开发人员可以借助NI LabVIEW系统设计软件来实现这些移动机器人的平台层。LabVIEW可用于设计复杂的机器人应用—从机械手臂延伸到自主车辆开发。该软件提取I/O并可与多种硬件平台集成，帮助工程师和科学家提高了他们的开发效率。 NI CompactRIO硬件平台在机器人开发中十分常用，它包括了集成的实时处理器与FPGA技术。LabVIEW平台的内置功能可实现每一层之间的数据通信，通过网络传输数据并显示在PC主机上。

1. 驱动层

顾名思义，驱动层主要处理机器人操控所需的底层驱动函数。在这一层的组件取决于系统中的传感器和执行器，以及运行着驱动软件的硬件。一般情况下，这一层的模块采集工程单位（位置，速度，力量等等）中激励器的设定值，生成底层信号来创建相应的触发，其中可能包括关闭这些设定值循环的代码。同样的，该层的模块还能采集原始传感器数据，将其转换成有用的工程单位，并将传感器值传输至其它架构层。图3中的驱动层代码就是使用LabVIEW FPGA模块开发的，并在CompactRIO平台的嵌入式FPGA模块上执行。声纳、红外和电压传感器都连接在FPGA的数字I/O引脚上，信号在连续循环结构中进行处理，这些结构在FPGA上真正的并行执行。这些函数输出的数据被发送到平台层上进行进一步处理。

图3.传感器和激励器的驱动层界面

驱动层可以连接到实际的传感器或激励器，或连接环境仿真器中的I / O。除了驱动层以外，开发人员无需修改系统中的任何层，就能在仿真和实际硬件之间进行切换。图4为LabVIEW机器人模块2011，它包含了基于物理学的环境仿真器，因此用户可在硬件和仿真之间切换，除了硬件I / O模块以外就无需修改任何代码。开发人员可以使用例如LabVIEW机器人环境仿真器等工具来在软件中快速验证他们的算法。

图4.如果需要进行仿真，必须要在驱动层中使用环境仿真器。

2. 平台层

平台层中的代码对应了机器人的物理硬件配置。该层中底层的信息和完整的高层软件之间能够进行双向转换，频繁地在驱动层和高层算法层之间切换。如图5所示，我们使用了LabVIEW FPGA读/写结点从FPGA 中接受原始红外传感器数据，并且在CompactRIO实时控制器上进行数据处理。我们使用LabVIEW函数将原始传感器数据转换成有用的数据—在本案例中为距离，并判断我们是否在4米至31米的范围之外。

图5.平台层在驱动层和算法层之间进行转换

3. 算法层

该层中的组件代表了机器人系统中高层的控制算法。图6呈现了机器人需要完成任务，可以看到算法层中的模块采集系统信息，如位置、速度或处理后的视频图像，并基于所有反馈信息作出控制决定。该层中的组件能够为机器人环境规划地图，并根据机器人周围的障碍物规划路径。图6中的代码显示的是使用矢量场直方图（VFH）避障的范例。在该范例中，距离数据从平台层发送至距离传感器，再由VFH模块接收。

VFH模块的输出数据包含了路径方向，该信息直接发送到平台层上。在平台层上，路径方向输入至转向算法，并生成底层代码，然后直接发送到驱动层上的电机上。

图6.算法层根据反馈信息作出控制决定

算法层组件的另一个范例是搜索红色的球状物体，并使用机械手臂将它拾起的机器人。该机器人凭借其设定的方式，在避让障碍的同时探索环境——这就需要搜索算法与避障算法相结合。在搜索时，平台层模块会处理图像，并且返回物体是否找到的信息。球被检测到以后，算法会生成一条运动轨迹，手臂端点根据它就能抓住并拾起球体。

范例中的每个任务都具有一个高层目标，与平台或物理硬件无关。如果机器人拥有多个高层目标，那么这一层还需包含仲裁来为目标排序。

4. 用户接口层

用户接口层中的应用程序并不需要完全独立，它为机器人和操作员提供了物理互动，或在PC主机上显示相关信息。图7显示的是图形用户界面，上面包含板载相机上的实时图像数据，以及地图上周围障碍的XY轴坐标。伺服角度控制让用户可以旋转与相机连接的板载伺服电机。在该层中还能读取鼠标或游戏杆的输入数据，或驱动简单的文本显示。该层中的组件，例如GUI的优先级非常低；而急停按钮等类似组件则需要以确定性的方式与代码捆绑。

图7.用户接口层允许用户与机器人进行交互或显示信息

根据目标硬件不同，软件层可能分布于多个不同目标。在很多情况下，各个层都在一个计算平台上运行。对于不确定的应用程序，软件目标为运行Windows或Linux系统的单台PC。对于需要更为严格定时限制的系统，软件目标为单个处理节点，且具备实时操作系统。

鉴于 CompactRIO与NI Single-Board RIO 的小体积、供电要求和硬件架构，它们对于移动应用程序来说是理想的计算平台。驱动程序、平台和算法层可在实时处理器和FPGA上分布，如图8所示，如果需要，用户界面层可在一台主机PC上运行。电机驱动器或传感器过滤器等高速组件可在FPGA架构上确定地运行，无需占用处理器的时钟周期。平台和算法层上的中层控制代码可以以优先循环的方式在实时处理器上确定地运行，而内置的以太网硬件可将信息传输到主机PC上生成用户界面层。

图8.映射到CompactRIO或NI Single-Board RIO嵌入式系统的移动机器人参考架构

文献中有关移动机器人软件架构的简要介绍表明了该主题还存在很多不同方法来创建机器人软件。本文就如何构建移动机器人软件给出了一种广义的答案；然而任何设计都需要预先作出考虑与规划，才能适应架构。作为回报，一个定义明确的架构有助于开发人员轻松地并行处理项目，将软件划分成明确的界面层次。此外，将代码划分成具有明确的输入和输出功能模块有助于今后项目中的代码组件复用。

【经营计划书】水下机器人创业策划书(终稿)

低成本水下机器人 策 划 书 申报项目： 低成本水下机器人 申报人： 孟永志 项目负责人： 孟永志 申报日期： 年4月17日

低成本水下机器人策划书 机器人项目创业计划执行概要 水下机器人从20世纪后半叶诞生，是工作于水下的极限作业机器人，能潜入水中代替人完成某些操作，又称无人遥控潜水器，主要运用在海上救援。由于水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人日益成为开发海洋的重要工具。在军事斗争中，无人化作战平台将在未来现代化战争中发挥重要的作用，无人舰艇将与无人地面战车、无人飞机一起在战场上进行高效卓越地作战。另外，无论战争期间还是和平时期，水下机器人还可以定期对航道、训练场、舰艇机动区实施定期或不定期检查，保障这些水域的作业安全。 载人潜水器由人工输入信号操控各种动作，由潜水员和科学家通过观察窗直接观察外部环境。其优点是由人工亲自做出各种核心决策，便于处理各种复杂问题，但是人生命安全的危险性增大，由于载人需要足够的耐压空间、可靠的生命安全保障和生命维持系统，这将为潜水器带来体积庞大、系统复杂、造价高昂、工作环境受限等不利因素。 有缆水下机器人（ROV）需要由电缆从母船接受动力，并且ROV不是完全自主的，它需要人为的干预。主要由水面设备（包括操纵控制台、电缆绞车、吊放设备、供电系统等）和水下设备（包括中继器和潜水器本体）组成。潜水器本体在水下靠推进器运动，本体上装有观测设备（摄像机、照相机、照明灯等）和作业设备（机械手、切割器、清洗器等）。潜水器的 水下运动和作业，是由操作员在水面母舰上控制和监视，电缆向本体提供动力和交换信息，中继器可减少电缆对本体运动的干扰。由于人们通过电缆对ROV进行遥控操作，电缆对ROV像“脐带”对于胎儿一样至关重要，但是由于细长的电缆悬在海中成为ROV最脆弱的部分，大大限制了机器人的活动范围和工作效率。 无缆水下机器人（AUV）又称自治水下机器人、智能水下机器人，是将人工智能、探测识别、信息融合、智能控制、系统集成等多方面的技术集中应用于同一水下载体上，在没有人工实时控制的情况下，自主决策、控制完成复杂海洋环境中的预定任务使命的机器人。是从简单的遥控式向监控式发展，即由母舰计算机和潜水器本体计算机实行递阶控制，它能对观测信息进行加工，建立环境和内部状态模型。操作人员通过人机交互系统以面向过程的抽象符号或语言下达命令，并接受经计算机加工处理的信息，对潜水器的运行和动作过程进行

软件架构设计说明书

软件架构设计说明书 The final edition was revised on December 14th, 2020.

架构设计说明书 版本1.0.0

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1.引言 [对于由多个进程构成的复杂系统，系统设计阶段可以分为：架构设计（构架设计）、组件高层设计、组件详细设计。对于由单个进程构成的简单系统，系统设计阶段可以分为：系统概要设计、系统详细设计。本文档适用于由多个进程构成的复杂系统的构架设计。] [架构设计说明书是软件产品设计中最高层次的文档，它描述了系统最高层次上的逻辑结构、物理结构以及各种指南，相关组件（粒度最粗的子系统）的内部设计由组件高层设计提供。] [系统：指待开发产品的软件与硬件整体，其软件部分由各个子系统嵌套组成，子系统之间具有明确的接口； 组件：指粒度最粗的子系统； 模块：指组成组件的各层子系统，模块由下一层模块或函数组成；] [此文档的目的是： 1）描述产品的逻辑结构，定义系统各组件（子系统）之间的接口以及每个组件（子系统）应该实现的功能； 2）定义系统的各个进程以及进程之间的通信方式； 3）描述系统部署，说明用来部署并运行该系统的一种或多种物理网络（硬件）配置。对于每种配置，应该指出执行该系统的物理节点（计算机、网络设备）配置情况、节点之间的连 接方式、采用何种通信协议、网络带宽。另外还要包括各进程到物理节点的映射； 4）系统的整体性能、安全性、可用性、可扩展性、异常与错误处理等非功能特性设计； 5）定义该产品的各个设计人员应该遵循的设计原则以及设计指南，各个编程人员应该遵循的编码规范。 ] [建议架构设计工程师与组件设计工程师共同完成此文档。] [架构设计说明书的引言应提供整个文档的概述。它应包括此文档的目的、范围、定义、首字母缩写词、缩略语、参考资料和概述。]

水下机器人1

水下机器人 一、摘要 摘要:无人遥控潜水器，也称水下机器人。一种工作于水下的极限作业机器人，能潜入水中代替人完成某些操作，又称潜水器。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。本文从过去、现在、未来三个时间段介绍了水下机器人，并且就其中的关键技术也简要做了介绍，全方面的认识了水下机器人。 关键字：水下机器人、潜水器、海洋 Abstract :No one remote control submersibles, also called the underwater robot. A kind of work in the limit of the underwater robot homework, can submerge instead of people finish some operating, and calls the scuba machine. Underwater environments are dangerous, the person's diving depth is limited, so underwater robot has become an important tool development of ocean. This article from the past, present, and future three time underwater robot is introduced, and the key technology is briefly introduced, all aspects of the understanding of the underwater obot. Key words: underwater robot、scuba machine、ocean 二、引言 海洋这一广阔的水域，蕴藏着丰富的矿产资源、海洋生物资源和能源，是人类社会可持续发展的重要财富。研究和合理开发海洋，是对人类的经济和社会发展具有重要的意义。随着科学技术的发展，人类已经进入了开发和利用海洋的时代。在各种海洋技术中，作为用在一般潜水技术不可能到达的深度进行综合考察和研究并能完成多种作业的水下机器人，使海洋开发进入了新时代。 从20世纪30年代，美国研制出了第一台现代意义上的潜水器开始，无人遥控潜水器，也称水下机器人，开始进入人类的发展史，虽然只有短短的几十年，但其却发挥了极大的作用，为人类在海洋等水域的探索开发提供了有力的支持。由于水下机器人目前多用于海洋，故也可称为海洋机器人。而且水下作业对于人来说是一项危险作业，特别是在深海作业更加的危险，在10000米深的深海中，其压力是地面压力的1000倍，那里是迄今为止人类难以到达的地方。海底，特别是深海海底对人类还是一个未知世界。水下机器人主要用于海洋开发、打捞、扫雷、侦察、援潜、救生等。 而在近几十年，水下机器人的发展是非常迅速的。在信息技术的支持下，其发展趋势向着以下几个方面发展：一是水深普遍在6000米；二是操纵控制系统多采用大容量计算机，实

软件架构设计说明书

架构设计说明书 版本1.0.0

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1.引言 [对于由多个进程构成的复杂系统，系统设计阶段可以分为：架构设计（构架设计）、组件高层设计、组件详细设计。对于由单个进程构成的简单系统，系统设计阶段可以分为：系统概要设计、系统详细设计。本文档适用于由多个进程构成的复杂系统的构架设计。] [架构设计说明书是软件产品设计中最高层次的文档，它描述了系统最高层次上的逻辑结构、物理结构以及各种指南，相关组件（粒度最粗的子系统）的内部设计由组件高层设计提供。] [系统：指待开发产品的软件与硬件整体，其软件部分由各个子系统嵌套组成，子系统之间具有明确的接口； 组件：指粒度最粗的子系统； 模块：指组成组件的各层子系统，模块由下一层模块或函数组成；] [此文档的目的是： 1）描述产品的逻辑结构，定义系统各组件（子系统）之间的接口以及每个组件（子系统）应该实现的功能； 2）定义系统的各个进程以及进程之间的通信方式； 3）描述系统部署，说明用来部署并运行该系统的一种或多种物理网络（硬件）配置。对于每种配置，应该指出执行该系统的物理节点（计算机、网络设备）配置情况、节点之间 的连接方式、采用何种通信协议、网络带宽。另外还要包括各进程到物理节点的映射； 4）系统的整体性能、安全性、可用性、可扩展性、异常与错误处理等非功能特性设计； 5）定义该产品的各个设计人员应该遵循的设计原则以及设计指南，各个编程人员应该遵循的编码规范。 ] [建议架构设计工程师与组件设计工程师共同完成此文档。] [架构设计说明书的引言应提供整个文档的概述。它应包括此文档的目的、范围、定义、首字母缩写词、缩略语、参考资料和概述。] 1.1目的 [简要描述体系结构文档的目的。]

机器人的组成与结构

3、简介机器人系统的组成与结构，包括三大部分、六个子系统 答：机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交换系统、人机交换系统和控制系统。 驱动系统，要使机器人运作起来，各需各个关节即每个运动自由度安置传动装置。这就是驱动系统。驱动系统可以是液压传动、气压传动、电动传动、或者把它们结合起来应用综合系统，可以是直接驱动或者通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动机构进行间接传动。 机械结构传动，工业机器人的机械结构系统由机座、手臂、末端操作器三大部分组成，每一个大件都有若干个自由度的机械系统。若基座不具备行走机构，则构成行走机器人；若基座不具备行走及弯腰机构，则构成单机器人臂。手臂一般由上臂、下臂和手腕组成。末端操作器是直接装在手腕上的一个重要部件，它可以是二手指或多手指的手抓，也可以是喷漆枪、焊具等作业工具。 感受系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，用以获得内部和外部环境状态中有意义的信息。智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化的水准。人类的感受系统对感知外部世界信息是极其灵巧的，然而，对于一些特殊的信息，传感器比人类的感受系统更有效。 机器人一环境交换系统是现代工业机器人雨外部环境中的设备互换联系和协调的系统。工业机器人与外部设备集成为一个功能单元，如加工单元、焊接单元、装配单元等。当然，也可以是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行复杂任务的功能单元。 人工交换系统是操作人员与机器人控制并与机器人联系的装置，例如，计算机的标准终端，指令控制台，信息显示板，危险信号报警器等。该系统归纳起来分为两大类：指令给定装置和信息显示装置。 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。假如工业机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；若具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。根据控制原理，控制系统可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。根据控制运行的形式，控制系统可分为点位控制和轨迹控制。

软件系统的架构设计方案

软件系统的架构设计方 案 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

软件系统的架构设计方案 架构的定义 定义架构的最短形式是：“架构是一种结构”，这是一种正确的理解，但世界还没太平。若做一个比喻，架构就像一个操作系统，不同的角度有不同的理解，不同的关切者有各自的着重点，多视点的不同理解都是架构需要的，也只有通过多视点来考察才能演化出一个有效的架构。 从静态的角度，架构要回答一个系统在技术上如何组织；从变化的角度，架构要回答如何支持系统不断产生的新功能、新变化以及适时的重构；从服务质量的角度，架构要平衡各种和用户体验有关的指标；从运维的角度，架构要回答如何充分利用计算机或网络资源及其扩展策略；从经济的角度，架构要回答如何在可行的基础上降低实现成本等等 软件系统架构(SoftwareArchitecture)是关于软件系统的结构、行为、属性、组成要素及其之间交互关系的高级抽象。任何软件开发项目，都会经历需求获取、系统分析、系统设计、编码研发、系统运维等常规阶段，软件系统架构设计就位于系统分析和系统设计之间。做好软件系统架构，可以为软件系统提供稳定可靠的体系结构支撑平台，还可以支持最大粒度的软件复用，降低开发运维成本。如何做好软件系统的架构设计呢 软件系统架构设计方法步骤 基于体系架构的软件设计模型把软件过程划分为体系架构需求、设计、文档化、复审、实现和演化6个子过程，现逐一简要概述如下。

体系架构需求：即将用户对软件系统功能、性能、界面、设计约束等方面的期望（即“需求”）进行获取、分析、加工，并将每一个需求项目抽象定义为构件(类的集合)。 体系架构设计：即采用迭代的方法首先选择一个合适的软件体系架构风格(如C/S、B/S、N层、管道过滤器风格、C2风格等)作为架构模型，然后将需求阶段标识的构件映射到模型中，分析构件间的相互作用关系，最后形成量身订做的软件体系架构。 体系架构文档化：即生成用户和研发人员能够阅读的体系架构规格说明书和体系架构设计说明书。 体系架构复审：即及早发现体系架构设计中存在的缺陷和错误，及时予以标记和排除。 体系架构实现：即设计人员开发出系统构件，按照体系架构设计规格说明书进行构件的关联、合成、组装和测试。 体系架构演化：如果用户需求发生了变化，则需相应地修改完善优化、调整软件体系结构，以适应新的变化了的软件需求。 以上6个子过程是软件系统架构设计的通用方法步骤。但由于软件需求、现实情况的变化是难以预测的，这6个子过程往往是螺旋式向前推进。 软件系统架构设计常用模式

基于开源软件Ardusub的水下机器人ROV控制系统

基于开源软件Ardusub的水下机器人ROV控制系统 摘要：随着海洋资源开发以及水下领域作业任务的增加，水下机器人在水下作 业中发挥着越来越重要的作用。ROV作为水下作业的重要工具，对运动控制算法 要求较高，采用开源软件ArduSub，结合一种模糊串级PID控制算法实现ROV控 制系统的设计，重点对ArduSub的特点、适应配置及PID控制算法原理，包含运 动和姿态方面进行了阐述，能够良好实现ROV的水下控制。 1引言 随着海洋资源开发以及水下领域作业任务的增加，水下机器人在水下作业中 发挥着越来越重要的作用。其中ROV续航持久，成本相对较低，逐渐成为水下作 业的重要工具。ROV工作于水下环境，具有非线性、易受环境影响等特点，对运 动控制算法要求较高，同时要求整个控制系统要有较好的实时性和可靠性。 2开源软件ArduSub简介 ArduSub水下机器人的控制器是一个完整的开源解决方案，提供远程操作控 制(通过智能潜水模式)和全自动的执行任务。作为DroneCode软件平台的一部分，它能够无缝地使用地面控制站的软件，可以监控车辆遥测和执行强大的任务规划 活动。它还受益于DroneCode平台的其他部分，包括模拟器，日志分析工具，为 车辆管理和控制和更高层次的api。 其主要特点在于以下几个方面： 反馈控制和稳定性：ArduSub控制器基于多旋翼自动驾驶系统，具有精确的 反馈控制，可主动维持方向。 深度保持：使用基于压力的深度传感器，ArduSub控制器可以将深度保持在 几厘米内。 航向保持：默认情况下，ArduSub在未命令转动时自动保持其航向。 相机倾斜：通过操纵杆或游戏手柄控制器与伺服或万向节电机进行相机倾斜 控制。 灯光控制：通过操纵杆或游戏手柄控制器控制海底照明。 无需编程：ArduSub控制器适用于各种ROV配置，无需任何自定义编程。大 多数参数可以通过地面控制站轻松更改。 兼容性好：ArduSub兼容许多不同的ROV框架，支持PWM输出。 由于以上特征，使得ArduSub成为一款可以很好适用于水下机器人RPV控制 系统的开源软件。 ArduSub兼容基于串行和以太网的通信接口。使用的硬件自动驾驶仪必须支 持选择的选项。Pixhawk仅支持串行连接，但可以通过配套计算机连接到以太网。其他autopilots原生支持以太网。ArduSub软件主要用于通过ArduSub进行接口，ArduSub是一种开源的跨平台用户界面，适用于所有类型的无人机。该接口通过 系绳连接到ArduSub控制器并显示车辆状态信息，并允许更新参数和设置。最重 要的是，QGC与用于指挥车辆的操纵杆或游戏手柄控制器连接。 ArduSub包含一个高级的电机库，支持多个框架，例如具有6自由度推进器 定位的BlueROV配置（图1所示）、带有并排垂直推进器的矢量ROV（图2所示）、采用单垂直推进器的ROV（图3所示）等等。 在传感器和执行器方面，除了标准的板载传感器（IMU，指南针），ArduSub

银行软件开发-需求开发和管理-系统架构设计说明书模板11.doc

银行软件开发-需求开发和管理-系统架构设 计说明书模板11 Xxxxx架构设计 版本：V1.0 修订记录 目录 1引言(1) 1.1编写目的(1) 1.1.1作用(1) 1.1.2预期读者(1) 1.2编写背景(1) 1.2.1系统名称及版本号(1) 1.2.2任务提出者(1) 1.2.3任务承接者及实施者(1) 1.2.4使用者(1) 1.2.5与其它系统的关系(2) 1.3文档结构(2)

1.4电子文档编写工具(2) 1.5定义说明与符号规定(2) 1.6参考资料(3) 2系统特点分析(3) 2.1用户群(3) 2.2约束(3) 2.2.1技术约束(3) 2.2.2资源约束(4) 2.2.3时间约束(4) 2.2.4未来系统规划(4) 2.2.5已有系统状况(5) 2.3名词解释(5) 3系统技术架构(6) 3.1架构分析(6) 3.2运行环境(6) 3.2.1硬件平台(6) 3.2.2软件平台(6)

3.2.3系统部署架构(7) 3.3系统整体结构概述(7) 4关键技术(7) 4.1ETL.......................................................................................... ....... 错误！未定义书签。 5实施方法(7) 5.1并行开发(7) 5.2分阶段测试(8) 5.2.1报表打印测试(8) 5.2.2数据计算正确性测试(8) 5.2.3系统处理性能测试(9) 1引言 1.1编写目的 1.1.1作用 【说明】《软件概要设计说明书》是在《软件需求规格说明书》的基础上，通过我方与用户方反复沟通形成的。它必须充分反映《软件需求规格说明书》中的用户需求，如有改动必须征得用户的认可。它将作为项目验收时重要的的标准和依据。 从另一方面讲，它又是开发人员在下一阶段进行系统详细设

机器人程序框架说明

ABB机器人程序框架说明 (海南马自达HMC7180焊装线项目) 1.基本信号表 2.机器人程序框架及说明

基本信号表 ABB与福臻信号对接图(Under) 运行时序图 DI_Automode DI_StartWeld DI_ShuttleRun DO_InSafeArea DO_RobInConv DO_FinishWeld 程序运行时信号变化如下所示： DI_Automode, DO_Automode总是为1，DI_Estop, DO_EStop 总是为0 循环开始前，DI_StartWeld=0,DO_InSafeArea=1,DO_FinishWeld=0,DO_RobInConv=0, 开始焊接时，DI_StartWeld=1 →DO_InSafeArea=0,DO_RobInConv=1 →焊接工作→DO_FinishWeld=1 →DI_StartWeld=0 →DO_FinishWeld=0 →DO_RobInConv=0, DO_InSafeArea=1 →下一次循环

运行时序图 DI_Automode DI_StartWeld1 DI_StartWeld2 DI_ShuttleRun DO_InSafeArea DO_RobInConv DO_FinishWeld1 DO_FinishWeld2 程序运行时信号变化如下所示： DI_Automode, DO_Automode总是为1，DI_Estop, DO_EStop 总是为0 循环开始前，DI_StartWeld=0,DO_InSafeArea=1,DO_FinishWeld=0,DO_RobInConv=0, 开始焊接时，DI_StartWeld=1 →DO_InSafeArea=0,DO_RobInConv=1 →焊接工作 1 →DO_FinishWeld1=1 → DI_StartWeld1=0 → DO_FinishWeld1=0 → DI_StartWeld2=1 →焊接工作2 → DO_FinishWeld2=1 → DI_StartWeld2=0 → DO_FinishWeld2=0 → DO_RobInConv=0, DO_InSafeArea=1 →下一次循环

软件架构设计文档模板

广州润衡软件连锁有限公司软件架构设计文档 项目名称 软件架构设计文档 版本

修订历史记录

目录 1.简介5 1.1目的5 1.2范围5 1.3定义、首字母缩写词和缩略语5 1.4参考资料5 1.5概述5 2.整体说明5 2.1简介5 2.2构架表示方式5 2.3构架目标和约束5 3.用例视图6 3.1核心用例6 3.2用例实现6 4.逻辑视图6 4.1逻辑视图6 4.2分层6 4.2.1应用层6 4.2.2业务层7 4.2.3中间层7 4.2.4系统层7 4.3架构模式7 4.4设计机制7 4.5公用元素及服务7 5.进程视图7 6.部署视图7 7.实施视图8 7.1概述8 7.2层8 7.3部署8 8.数据视图8 9.大小和性能8

软件架构设计文档 10.质量8 11.其它说明8 12.附录A 指南8 13.附录B 规范9 14.附录C 模版9 15.附录D 示例9

软件架构设计文档 1.简介 软件构架文档的简介应提供整个软件构架文档的概述。它应包括此软件构架文档的目的、范围、定义、首字母缩写词、缩略语、参考资料和概述 1.1目的 本文档将从构架方面对系统进行综合概述，其中会使用多种不同的构架视图来描述系统的各个方面。它用于记录并表述已对系统的构架方面作出的重要决策 本节确定此软件构架文档在整个项目文档中的作用或目的，并对此文档的结构进行简要说明。应确定此文档的特定读者，并指出他们应该如何使用此文档 1.2范围 简要说明此软件构架文档适用的范围和影响的范围 1.3定义、首字母缩写词和缩略语 本小节应提供正确理解此软件构架文档所需的全部术语的定义、首字母缩写词和缩略语。这些信息可以通过引用项目词汇表来提供 1.4参考资料 本小节应完整地列出此软件构架文档中其他部分所引用的所有文档。每个文档应标有标题、报告号（如果适用）、日期和出版单位。列出可从中获取这些参考资料的来源。这些信息可以通过引用附录或其他文档来提供 1.5概述 本小节应说明此软件构架文档中其他部分所包含的内容，并解释此软件构架文档的组织方式 2.整体说明 2.1简介 在此简单介绍软件架构的整体情况，包括用例视图、逻辑视图、进程视图、实施视图和部署视图的简单介绍。另外，简要介绍各种视图的作用和针对的用户 2.2构架表示方式 本节说明当前系统所使用的软件构架及其表示方式。还会从用例视图、逻辑视图、进程视图、部署视图和实施视图中列出必需的那些视图，并分别说明这些视图包含哪些类型的模型元素 2.3构架目标和约束 本节说明对构架具有某种重要影响的软件需求和目标，例如：安全性、保密性、市售产品的使用、可移植

AUV水下机器人运动控制系统设计(李思乐)

中国海洋大学工程学院 机械电子工程研究生课程考核论文 题目：AUV水下机器人运动控制系统研究报告 课程名称：运动控制技术 姓名：李思乐 学号：21100933077 院系：工程学院机电工程系 专业：机械电子工程 时间：2010-12-26 课程成绩： 任课老师：谭俊哲

AUV水下机器人运动控制系统设计 摘要：以主推加舵控制的小型自治水下机器人为研究对象，建立了水下机器人的数学模型并进行了分析。根据机器人结构的特点，对模型进行了必要的简化。设计了机器人的运动控制系统。以成功研制的无缆自治水下机器人(AUV) 为基础，对其航行控制和定位控制方法进行了较详细的分析. 同时介绍了它的推进器布置、控制系统结构、推力分配等方法。最后展示了它的运行实验结果。 关键词：水下机器人；总体设计方案；运动控制系统；电机仿真 1 引言 近年来国外水下机器人技术发展迅速，技术水平较高。其中，具有代表性的产品有：美国Video Ray 公司开发出的Scout、Explorer、Pro 等系列遥控式水下机器人，美国Seabotix公司研发的LBV-ROV 系列，英国AC-CESS 公司的AC-ROV系列。 随着海洋开发、探测的需求越来越强，水下机器人成为全世界研究的热门课题。小型自治水下机器人具有低成本、小型化、操作灵活等特点成为近年来国内外研究的热点。自治水下机器人（Autonomous Underwater Vehicles, AUV）,载体采用模块化设计思想, 可根据需要适当增减作业或传感器模块, 载体采用鱼雷状流线外形, 总长约2 m, 外径25 cm, 基本模块包括推进器模块、能源模块、电子舱模块、传感器模块以及GPS、无线电通讯模块, 基本传感器有姿态传感器、高度计、深度计和视觉传感器, 支持光纤通讯, 载体可外挂声学设备, 通过光纤系统进行遥控操作可实现其半自主作业, 也可在预编程指令下实现自主作业。系统基本模块组成设计如图1-1 所示[1]。它具有开放式、模块化的体系结构和多种控制方式（自主/半自主/遥控），自带能源。这种小型水下机器人可在大范围、大深度和复杂海洋环境下进行海洋科学研究和深海资源调查，具有更广泛的应用前景。在控制系统的设计过程中充分考虑了系统的稳定性和操纵性。控制器具有足够的鲁棒性来克服建模误差，以及水动力参数变化。 图1-1 系统基本模块组成设计 2 机器人物理模型 2.1 AUV 物理模型 为了研究AUV 的运动规律，确定运行过程中AUV 的位置和姿态，需要建立AUV

人事管理系统架构设计

系统软件架构设计学生学号014301754116 题目：人事管理系统架构设计 学生姓名：贾金录 专业名称：软件工程 指导教师：陈国志

目录 1总体设计 (3) 1.1系统功能结构设计 (3) 1.1.1顶层系统结构 (5) 1.1.2用户登录功能结构图 (5) 1.1.3员工管理 (6) 1.1.4部门管理 (6) 1.1.5休假管理 (7) 1.1.6人事考勤 (8) 1.1.7加班管理 (8) 1.1.8工资管理 (9) 1.2系统对象设计 (10) 1.2.1数据库连接类 (10) 1.2.2用户登录功能类图 (11) 1.2.3员工管理功能类图 (12) 1.2.4部门管理类图 (13)

1总体设计 1.1 系统功能结构设计 以某公司为例，某公司需要对员工基本资料、所在部门、员工请假/休假、人事考勤、加班及工资进行合理的规划。通过与人力资源部门及相关人员进行需求沟通后，确定系统需要具有如下的功能。 ●用户登录管理：用户登录后才能进入系统，包含用户名和密码检查 ●员工信息管理：员工信息的添加、删除、更改，可添加员工照片 ●部门管理：能够以树状视图显示员工所在的部门 ●休假管理：员工的休假信息添加、查询及统计功能 ●考勤管理：员工的考勤记录、考勤历史查询及考勤统计功能 ●加班管理：录入加班信息、加班汇总及特定员工的加班查询功能 ●工资管理：录入员工的发薪记录、查询特定员工的发薪记录及发薪历史信息 ●系统日志：记录当前用户的所有操作信息，提供查询功能 需求分析用例图如图所示。

人事管理系统用例图

1.1.1顶层系统结构 系统顶层系统结构功能图 1.1.2用户登录功能结构图 用户登录功能结构图 用户登录功能包含用户登录及更改密码两个： ●用户登录：用户输入帐号及密码，系统验证，成功则进入系统，否则给予提示。 ●更改密码：在用户登录界面提供一个更改密码按钮，通过此按钮可以弹开一个更改密码的界面， 用户输入原有帐号及密码，以及新密码进行更改。

软件架构设计说明书完整版

软件架构设计说明书 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

架构设计说明书 版本1.0.0

目录

1.引言 [对于由多个进程构成的复杂系统，系统设计阶段可以分为：架构设计（构架设计）、组件高层设计、组件详细设计。对于由单个进程构成的简单系统，系统设计阶段可以分为：系统概要设计、系统详细设计。本文档适用于由多个进程构成的复杂系统的构架设计。] [架构设计说明书是软件产品设计中最高层次的文档，它描述了系统最高层次上的逻辑结构、物理结构以及各种指南，相关组件（粒度最粗的子系统）的内部设计由组件高层设计提供。] [系统：指待开发产品的软件与硬件整体，其软件部分由各个子系统嵌套组成，子系统之间具有明确的接口； 组件：指粒度最粗的子系统； 模块：指组成组件的各层子系统，模块由下一层模块或函数组成；] [此文档的目的是： 1）描述产品的逻辑结构，定义系统各组件（子系统）之间的接口以及每个组件（子系统）应该实现的功能； 2）定义系统的各个进程以及进程之间的通信方式； 3）描述系统部署，说明用来部署并运行该系统的一种或多种物理网络（硬件）配置。对于每种配置，应该指出执行该系统的物理节点（计算机、网络设备）配置情况、节点之间的连 接方式、采用何种通信协议、网络带宽。另外还要包括各进程到物理节点的映射； 4）系统的整体性能、安全性、可用性、可扩展性、异常与错误处理等非功能特性设计； 5）定义该产品的各个设计人员应该遵循的设计原则以及设计指南，各个编程人员应该遵循的编码规范。 ] [建议架构设计工程师与组件设计工程师共同完成此文档。] [架构设计说明书的引言应提供整个文档的概述。它应包括此文档的目的、范围、定义、首字母缩写词、缩略语、参考资料和概述。]

软件架构文档(样例)

4In1 System 软件架构文档 版本<1.1>

修订文档历史记录

目录 1. 简介 (4) 1.1 目的 (4) 1.2 范围 (4) 1.3 定义、首字母缩写词和缩略语 (4) 1.4 参考资料 (4) 2. 架构表示方式 (4) 3. 架构目标和约束 (4) 4. 用例视图 (4) 4.1 主要用例 (5) 4.1.1 申请注册 (5) 4.1.2 用户注册审核 (5) 4.1.3 用户角色管理 (5) 4.1.4 角色权限管理 (6) 4.1.5 车型信息管理 (6) 4.1.6 配件信息管理 (6) 5. 逻辑视图 (6) 5.1 概述 (6) 5.2 Application层 (7) 5.3 Business Service层 (7) 5.3.1 Service包 (7) 5.3.2 Model包 (8) 5.4 Middleware层 (8) 6. 部署视图 (8) 6.1 User Client (9) 6.2 Server (9) 6.3 DB Server (9) 7. 数据视图 (9) 8. 大小和性能 (10) 9. 质量 (10)

软件架构文档 1.简介 1.1目的 本文档将从架构方面对系统进行综合概述，其中会使用多种不同的架构视图来描述系统的各个方面。它用于记录并表述已对系统的架构方面作出的重要决策。 1.2范围 本文档用于4In1小组正在开发中的4In1系统。4n1系统是为ABC汽车4S店设计的业务管理系统，将提供汽车的整车销售、配件销售、售后服务以及信息反馈等功能。 1.3定义、首字母缩写词和缩略语 见4In1系统术语表 1.4参考资料 1. 4In1系统术语表，1.0版，4In1小组 2. 4In1系统前景文档，1.1版，4In1小组 3. 4In1系统软件需求规约，1.0版，4In1小组 4. 4In1系统软件开发计划，1.1版，4In1小组 5. 4In1系统初始迭代计划，1.1版，4In1小组 6. 4In1系统细化迭代计划，1.0版，4In1小组 7. 4In1系统风险列表，1.0版，4In1小组 8. RUP的软件架构文档模板 2.架构表示方式 本文档将通过以下一系列视图来表示4In1系统的软件架构：用例视图、逻辑视图、部署视图。本文档不包括进程视图和实施视图。这些视图都是通过PowerDesigner工具建立的UML模型。 3.架构目标和约束 1.系统在开发过程中有如下设计约束：开发语言为Java，采用关系型数据库存放数据， 采用基于UML的面向对象分析与设计方法进行开发，采用B/S架构。 2.系统应支持100人以上同时访问服务器并支持500人以上同时访问数据库，服务器 的响应时间不应该超过5秒。 3.所有用户在保证网络连接的情况下可同时通过局域网和互联网访问系统。 4.系统必须保证数据的安全访问，用户需要通过用户名和密码进行身份认证，同时对 数据的访问要进行授权认证。 4.用例视图

图书馆管理系统软件体系结构设计

北方民族大学 课程设计报告 系（部、中心）计算机科学与工程学院 姓名周宇学号 20060464 专业软件工程班级二 同组人员 课程名称软件体系结构 设计题目名称图书馆管理系统体系结构设计 起止时间2009.11.23——2009.12.07 成绩 指导教师签名 北方民族大学教务处制

图书馆管理系统结构设计 1 绪论 (3) 1.1 系统开发背景 (3) 1.2 系统开发意义 (3) 1.3 系统概述 (3) 2 系统设计目标和原则 (4) 2.1 系统设计目标 (4) 2.2 系统设计原则 (4) 2.2.1 高可靠性 (4) 2.2.2 高性能 (4) 2.2.3 技术先进性和实用性 (4) 2.2.4 网络的安全性 (5) 2.2.5 标准开放性 (5) 2.2.6 具有灵活性以及可扩展性 (5) 2.2.7 可管理性 (5) 2.2.8 兼容性和经济性 (5) 3 系统需求分析 (6) 3.1 系统功能描述 (6) 3.2 各子模块的功能 (6) 3.2.1 基础信息维护 (6) 3.2.2 读者管理 (7) 3.2.3 图书管理 (8) 3.2.4 期刊管理 (8) 3.2.5 图书流通管理 (9) 3.2.6 期刊流通管理 (9) 3.2.7 统计分析管理 (10) 3.2.8 权限管理 (10) 4 系统的结构设计 (11) 4.1 系统的总体结构设计 (11) 4.1.1 概述 (11) 4.1.2 两种结构对比 (11) 4.1.3 本系统的结构 (12) 4.2 系统功能结构设计 (12) 4.2.1 功能结构图 (12) 4.3 系统功能分析 (13) 4.3.1 读者管理 (13) 4.3.2 图书管理 (13) 4.3.3 流通管理 (13) 4.3.4 权限管理 (15) 4.4 系统流程图： (15) 4.5 系统总体框架图 (16) 5 结束语 (17)

机器人地组成系统

一．工业机器人组成系统 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括腰部、肩部、肘部和手腕部，其中手腕部有3个运动自由度。驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作。控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。 工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。 示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。 几个问题： （1）巨轮机器人JLRB20KG机器人是点位型还是连续轨迹型？ （2）能不能编写一个简单程序，使机器人能够的末端能够走一个圆？ （3）能不能控制机器人中每一个电机的输出功率或扭矩？ （4）机器人每一个关节从驱动电机到执行机构的传递效率有没有？ 二．工业机器人的主体 机器人本体由机座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端执行器和驱动装置组成。共有六个自由度，依次为腰部回转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回转、手腕俯仰、手腕侧摆。机器人采用电机驱动，电机分为步进电机或直流伺服电机。直流伺服电机能构成闭环控制、精度高、额定转速高、但价格较高，而步进电机驱动具有成本低、控制系统简单。 各部件组成和功能描述如下：

软件系统的架构优秀设计

软件系统的架构设计方案 架构的定义 定义架构的最短形式是：“架构是一种结构”，这是一种正确的理解，但世界还没太平。若做一个比喻，架构就像一个操作系统，不同的角度有不同的理解，不同的关切者有各自的着重点，多视点的不同理解都是架构需要的，也只有通过多视点来考察才能演化出一个有效的架构。 从静态的角度，架构要回答一个系统在技术上如何组织；从变化的角度，架构要回答如何支持系统不断产生的新功能、新变化以及适时的重构；从服务质量的角度，架构要平衡各种和用户体验有关的指标；从运维的角度，架构要回答如何充分利用计算机或网络资源及其扩展策略；从经济的角度，架构要回答如何在可行的基础上降低实现成本等等 软件系统架构( )是关于软件系统的结构、行为、属性、组成要素及其之间交互关系的高级抽象。任何软件开发项目，都会经历需求获取、系统分析、系统设计、编码研发、系统运维等常规阶段，软件系统架构设计就位于系统分析和系统设计之间。做好软件系统架构，可以为软件系统提供稳定可靠的体系结构支撑平台，还可以支持最大粒度的软件复用，降低开发运维成本。如何做好软件系统的架构设计呢？ 软件系统架构设计方法步骤 基于体系架构的软件设计模型把软件过程划分为体系架构需求、设计、文档化、复审、实现和演化6个子过程，现逐一简要概述如下。 体系架构需求：即将用户对软件系统功能、性能、界面、设计约束等方面的期望（即“需求”）进行获取、分析、加工，并将每一个需求项目抽象定义为构件(类的集合)。

体系架构设计：即采用迭代的方法首先选择一个合适的软件体系架构风格(如、、N层、管道过滤器风格、C2风格等)作为架构模型，然后将需求阶段标识的构件映射到模型中，分析构件间的相互作用关系，最后形成量身订做的软件体系架构。 体系架构文档化：即生成用户和研发人员能够阅读的体系架构规格说明书和体系架构设计说明书。 体系架构复审：即及早发现体系架构设计中存在的缺陷和错误，及时予以标记和排除。 体系架构实现：即设计人员开发出系统构件，按照体系架构设计规格说明书进行构件的关联、合成、组装和测试。 体系架构演化：如果用户需求发生了变化，则需相应地修改完善优化、调整软件体系结构，以适应新的变化了的软件需求。 以上6个子过程是软件系统架构设计的通用方法步骤。但由于软件需求、现实情况的变化是难以预测的，这6个子过程往往是螺旋式向前推进。 软件系统架构设计常用模式 目前软件领域广泛使用的软件系统架构模式，主要有层次化架构设计、企业集成架构设计、嵌入式架构设计和面向服务的架构设计模式。 层次化架构设计模式：分层设计是一种最为常见的架构设计方案，能有效地使系统结构清晰、设计简化。模式是当今最为流行的多层设计模式。该模式把一个应用的输入、处理、输出流程进行分离并抽象为控制器()、模型()、视图()三个模块，实现了业务逻辑层、数据库访问层和用户界面层之间在彼此分离的同时仍保

软件系统架构

库存管理系统 1.引言 仓库库存管理系统是一个企业不可缺少的部分,它的内容对于企业的决策者和管理者来说都至关重要,所以仓库库存管理系统应该能够为用户提供充足的信息和快捷的查询手段。但一直以来人们使用传统人工的方式管理仓库中的各种物资设备，这种管理方式存在着许多缺点,如:效率低、另外时间一长,将产生大量的文件和数据,这对于查找、更新和维护都带来了不少的困难。 1.1 目的 随着科学技术的不断提高,计算机科学日渐成熟,其强大的功能已为人们深刻认识,它已进入人类社会的各个领域并发挥着越来越重要的作用。 作为计算机应用的一部分,使用计算机对物资信息进行管理,具有着手工管理所无法比拟的优点.例如:检索迅速、查找方便、可靠性高、存储量大、保密性好、寿命长、成本低等。这些优点能够极大地提高人事劳资管理的效率,也是企业的科学化、正规化管理,与世界接轨的重要条件。 因此，开发这样一套库存管理软件成为很有必要的事情。 1.2 范围 此文档只对软件架构思想作一个简要介绍，并对库存管理系统软件架构模型作一个详细介绍。 1.3 定义、缩写和简称 库存管理系统是典型的信息管理系统(MIS),其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。 1.4 参考文献 1) 数据库系统原理教程王珊陈红清华大学出版社 2) 管理信息系统王虎张俊武汉理工大学出版社 3) Visual Basic 数据库开发E.Winemiller,J.Roff B.Heyman,R.Groom 著清华大学出版社 4) PowerBuilder 8.0数据库系统开发实例导航何旭洪余建英人民邮电出版社 5) VB6从入门道精通『美』Gary cornell 著北京希望电子出版社

机器人的基本结构原理

教案首页 课程名称农业机器人任课教师李玉柱第2章机器人的基本结构原理计划学时 3 教学目的和要求： 1.弄清机器人的基本构成； 2.了解机器人的主要技术参数； 3.了解机器人的手部、腕部和臂部结构； 4.了解机器人的机身结构； 5.了解机器人的行走机构 重点： 1.掌握机器人的基本构成 2.弄清机器人都有哪些主要技术参数 3.机器人的手部、腕部和臂部结构 难点： 机器人的手部、腕部和臂部结构 思考题： 1.机器人由哪些部分组成？ 2.机器人的主要技术参数有哪些？ 3.机器人的行走机构共分几类，请想象未来的机器人能 否有其它类型的行走机构？

第2章概论 教学主要内容： 2.1机器人的基本构成 2.2机器人的主要技术参数 2.3人的手臂作用机能初步分析 2.4机器人的机械结构构成 2.5机器人的手部 2.6机器人的手臂 2.7机器人的机身 2.8机器人的行走机构 本章介绍了机器人的基本构成、主要技术参数，人手臂作用机能，在此基础上对机器人的手部、手腕、手部、。机身、行走机构等原理及相关的结构设计进行讨论，使学生对机器人的机构和原理有较为清楚的了解。 2.1机器人的基本构成 简单地说：机器人的原理就是模仿人的各种肢体动作、思维方式和控制决策能力。 不同类型的机器人其机械、电气和控制结构也不相同，通常情况下，一个机器人系统由三部分、六个子系统组成。这三部分是机械部分、传感部分、控制部分；六个子系统是驱动系统、机械系统、感知系统、人机交互系统、机器人-环境交互系统、控制系统等。如图2-1所示。

●是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体， 关节通常分为转动关节和移动关节，移动关节允许连杆做直线移动，转动关节仅允许连杆之间发生旋转运动。 个主要部●常规的驱 接地与臂、腕或手上的机械连杆或关节连接在一起，也可以使用齿轮、带、链条等机械传动机构间接传动。 ●感知系统 ．．．．由一个或多个传感器组成，用来获取内部和外部环境中的有用信息，通过这些信息确定机械部件各部分的运行轨迹、速度、位置和外部环境状态，使机械部件的各部分按预定程序或者工作需要进行动作。传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化水平。 ●控制系统 ．．．．其任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。若机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；若具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。根据控制原理，控制系统又可分为程序控制系统、