工業(yè)機器人論文大全11篇

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篇（1）

公開的經(jīng)濟責任審計結(jié)果是市場發(fā)展的必然，對供電企業(yè)的發(fā)展而言，有著十分重要的作用，其深遠的作用具體包括，經(jīng)濟責任內(nèi)部審計有助于調(diào)整企業(yè)經(jīng)濟運行，加強各項經(jīng)營活動的管理與實施，從而不斷提高企業(yè)審計質(zhì)量和效果，使審計工作能夠落實到實際中去。經(jīng)濟責任審計結(jié)果的公開有利于促進員工參與企業(yè)管理的積極性，促進權(quán)利運行在“陽光”下，強化對權(quán)力運行的制約和監(jiān)督。如果企業(yè)工作人員對企業(yè)經(jīng)營過程與結(jié)果缺乏認知，不能發(fā)揮自身實際效用，對經(jīng)營結(jié)果做出及時的評價和判斷，也難以保證企業(yè)運行的有效性，因此，企業(yè)工作人員對企業(yè)經(jīng)營信息的公開性有著知情權(quán)，同時這與保障員工的知情權(quán)與發(fā)展社會主義民主法治的必然要求也相同。“審而不改，還不如不審”，這句話就充分地說明了想要形成監(jiān)督與整改的強大合力，審計工作人員、審計過程、紀檢必須結(jié)合在一起，經(jīng)濟責任審計結(jié)果公開審計是要徹底清除病癥發(fā)揮免疫系統(tǒng)的功能，其主要的目的不是為了清查內(nèi)部審計中的問題，而是能夠根據(jù)查找的問題對審計工作作出一系列調(diào)整，并對其中存在的不良行為進行處理。公開的經(jīng)濟責任審計結(jié)果，有利于審計部門在監(jiān)督別人的同時，對自身審計工作進行監(jiān)督。然而引入監(jiān)督的好方法就是一種將經(jīng)濟責任審計結(jié)果公開的這把“雙刃劍”，確保經(jīng)濟責任審計結(jié)果的公開性、透明性。這就要求對領導干部履責的審計評價和結(jié)論經(jīng)得起企業(yè)員工的質(zhì)疑，處理處罰的尺度把握正確，這就要求必須保證證據(jù)充分和事實確鑿以及定性準確，經(jīng)得起時間的檢驗。從而以較高的審計質(zhì)量，保證企業(yè)內(nèi)部審計工作的科學性、規(guī)范性，促進其不斷提高水平增強專業(yè)素質(zhì)來改進工作，促使經(jīng)濟責任審計工作人員強化質(zhì)量和風險意識進一步增強責任感。為了更好地推動經(jīng)濟責任審計果運用工作的開展有序，只有審計結(jié)果公開才能更好地運用審計成果。經(jīng)濟責任審計結(jié)果的公開，借鑒了其他審計項目結(jié)果公告的做法。為了制定出統(tǒng)一規(guī)范而適宜面向企業(yè)員工的文書格式，經(jīng)濟責任審計改變以被審計單位為對象的報告形式。一方面是，堅持客觀公平的首要原則。事實明確、證據(jù)確鑿、定性準確、評價公平，是經(jīng)濟責任審計成果公告的根本，經(jīng)濟責任內(nèi)部審計結(jié)果公告在內(nèi)容上盡量達到全面完整，不能簡單等同于經(jīng)濟責任審計報告，要涵蓋被審計部門基礎情況、審計中存在的問題、審計評價和處理情況、被審計部門的整改等內(nèi)容，同時注意審計結(jié)果公告中文字表述的簡潔性、突出性，最好能夠讓社會大眾一目了然，看得清楚、明白。

2.審計機關的獨立性

（1）首先是審計結(jié)果的匯報制度上的變革。為了改變審計結(jié)果層層匯報的做法，變“階梯式”為“扁平式”的出現(xiàn)增強了審計部門的獨立性。這種方法一方面將審計結(jié)果平行匯報，另一方面也向本單位領導及上級審計部門匯報。

（2）其次是明確審計與財務這兩個部門的內(nèi)在關系。為了進一步保證經(jīng)濟責任審計結(jié)果的正確性，解決審計工作的經(jīng)濟來源，將審計經(jīng)濟費用納入企業(yè)經(jīng)濟預算中，并盡可能明確審計部門與被審計部門間的利益關系。

（3）避免內(nèi)部審計結(jié)果的公開被層層過濾。在客觀上減少了某一方面對審計部門獨立開展工作及審計結(jié)果公開的影響，能夠在暫未改變現(xiàn)行審計體制前提下，盡量淡化審計屬于企業(yè)內(nèi)部監(jiān)督的色彩。不但能爭取上級審計部門的支持，而且體現(xiàn)了“誰任命誰管理”的原則。3.提升內(nèi)部審計人員的整體素質(zhì)和業(yè)務水平在經(jīng)濟責任審計工作的過程中，許多審計人員積累了豐富的工作經(jīng)驗，但是這些豐富的工作經(jīng)驗往往制約了審計工作的發(fā)展，致使審計人員不能學會創(chuàng)新性的開展審計工作，因此，在實際的審計工作中，許多企業(yè)對內(nèi)部審計人員進行了培訓，從而不斷提升自身審計人員的綜合素質(zhì)，提高企業(yè)內(nèi)部審計的水平能力，企業(yè)經(jīng)濟審計結(jié)果的準確性、效用性更高，企業(yè)社會效益、經(jīng)濟效益也隨之得到雙重提升。企業(yè)應建立多形式多內(nèi)容的培訓活動，為了保證培訓的有效性，還可讓審計人員在培訓后，對此次培訓內(nèi)容寫出自己的心得體會，從而有助于提高培訓效果。在企業(yè)中不斷調(diào)整和優(yōu)化內(nèi)部審計人才結(jié)構(gòu)，使其能夠適應更多的審計工作要求，審計人員對企業(yè)經(jīng)濟過程有一定的了解，同時也能在工作中保持對審計的高度責任心，熟練掌握審計方法和技巧。只有保證經(jīng)濟責任內(nèi)部審計過程的公正性、科學性、客觀性，才能不斷提高企業(yè)內(nèi)部審計質(zhì)量和效果，審計工作與紀檢必須緊密聯(lián)系在一起，才能確保審計工作的準確性與效用性。一旦在審計工作中出現(xiàn)不良行為時，可將證據(jù)交由紀檢單位，使其能夠?qū)Σ涣嫉膶徲嬓袨檫M行追究，對審計人員的責任作出評價，并給予嚴格的處罰。

篇（2）

1.2缺乏完整的體系和統(tǒng)一標準績效考核，一定要有相應的對照物，就是考核規(guī)范。相對來講，縣級電力單位工作量重，子公司以及機構(gòu)多，缺少相對健全統(tǒng)一的考核體系，許多子公司或機構(gòu)都有自身的考核模式，出現(xiàn)了多種考核機制共存的情況。由于系統(tǒng)不健全，沒有統(tǒng)一的考核規(guī)范，職員和其他機構(gòu)相對比，易對考核成果出現(xiàn)誤解，進而在很大程度上降低了績效考核水準。因為規(guī)范不一致，易出現(xiàn)混亂，如果表達不清楚或者把不相干的數(shù)據(jù)用在考核中，有失公平，相關的考核成果也肯定是片面的，缺乏一定的真實性。

1.3缺乏合理的定位定位對一個單位來講十分關鍵，電力單位在開展績效考核中，一定要進行一個精準的定位，這樣才可以確保考核作業(yè)的順利開展。很多縣級供電單位對自身認識不足，在進行定位時存在偏差，對考核要面對的目標欠缺十足的考慮，這樣，肯定會對考核方式的選取產(chǎn)生影響，定位不明確，對考核成果和單位發(fā)展產(chǎn)生消極作用。

1.4內(nèi)容不合理電力單位有許多機構(gòu)，各自的責任作用也是不一樣的，在進行考核時，其內(nèi)容和規(guī)范存在差異，但是在實際操做中，考核缺少目的性，每個職位的內(nèi)容以及標準都差不多，使考核成果的精準性以及客觀性下降，職員很難掌握全部信息，長久以來，肯定會對其產(chǎn)生一定影響。還有，考核內(nèi)容缺少整體性，經(jīng)常會發(fā)生一概而論的狀況，只關注任期與職位的作業(yè)目標，而忽略了別的部分。

2縣級供電企業(yè)人員績效管理措施

2.1正確認識績效考核首要應使縣級供電企業(yè)的全體職工都認識到績效考核的作用以及在電力企業(yè)人力資源管理中的地位，并將績效考核的各項內(nèi)容公開化、透明化，有些企業(yè)對績效考核認識不清，以為績效考核會對企業(yè)和員工之間造成不利影響。因此，在強化全體員工業(yè)績考核的同時，還應對其有個正確認識，明確業(yè)績考核是為了更好地促進企業(yè)和員工之間的溝通交流，實現(xiàn)雙方的互贏。

2.2將考核內(nèi)容、方法合理化從上面所講述的內(nèi)容可知，績效考核在內(nèi)容和模式上有許多不科學的地方，急需健全。例如在考核中，要按照詳細的職位要求進行有目的性的學習或者考核，要確保考核的可信程度以及主觀性，讓職員性能和職位需求相符合。并且，要從各個角度開展考核，確保考核內(nèi)容的全面性，不能夠一概而論。一定要綜合真實狀況，使用和考核內(nèi)容相符合的考核模式，且模式不能太簡單，要具有靈敏性，按照持續(xù)變動的情況，做出合適的調(diào)整。

2.3正確選擇考核方式，保證考核的公正客觀首先對企業(yè)中的業(yè)績考核和素質(zhì)考核按照一定的比例結(jié)合起來，由于業(yè)績在成果顯示上較為直接客觀，具有較高的準確性，在考核周期上可以確定為一到兩個月；而對于員工的素質(zhì)考核，因為無法量化，也無法獲得直觀的數(shù)據(jù)結(jié)果，只有通過長期的考核才能對結(jié)果進行確定，因此屬于長期的考核項目，在周期上可以用年來做單位；其次在考核方式上，需要實現(xiàn)領導評分、上下結(jié)合、同級互評以及部門自評的方式，然后結(jié)合這些評價內(nèi)容，按照一定的比例對相關系數(shù)進行考慮，最終取得總體評價，這樣所得出的評價才是最為公正、客觀和準確的。

2.4加強工作分析因為對考評作業(yè)沒有健全的解析，經(jīng)常致使單位考核規(guī)范不一致，目標不準確，操做過程沒有標準化等問題。在考核前，單位對職員的實際作業(yè)狀況或者商品的輸出本質(zhì)并沒有健全的了解，在擬定考核規(guī)范時，一般是借鑒或者照搬，所以很難準確的輸出。因此在擬定規(guī)范之前，要深入單位，搞好實際考察，深入了解縣級電力單位的運轉(zhuǎn)情況和職員的作業(yè)性能，以此作為根據(jù)，擬定出和單位相符合的評定機制。

2.5考核中設立專門的考核機構(gòu)在供電企業(yè)的績效考核中，為了更好的實現(xiàn)對考核主體的確定，可以設立專門的考核機構(gòu)，這樣不但可以加強對企業(yè)績效考核的領導，同時也可以體現(xiàn)企業(yè)對于績效考核的重視。供電企業(yè)可以考慮成立考核工作領導小組，由企業(yè)的主要部門負責人和直接負責人以及職工代表所組成，對企業(yè)中的考核制度進行研究和分析，并對考核的結(jié)果進行審核和抽查，對被評議的單位以及員工的申訴進行接待，從而實現(xiàn)對績效考核的動態(tài)管理。

2.6完善配套規(guī)章制度考核及考核制度本身都有無法完全克服的局限性，單靠績效考核及考核制度自身是無法保證考核的公正性和客觀性，為了保證考核客觀公正性，必須建立與考核制度相配套的其他一些規(guī)章制度，如建立涵蓋全面、要求準確的崗位責任制，使評議有章可循；制定長遠的員工職業(yè)發(fā)展規(guī)劃，確定企業(yè)文化，使素質(zhì)考核有其長遠目標可循，制定一些專業(yè)性較強的準作業(yè)規(guī)范等等。

2.7不斷完善考評模式對于績效的績效考評方式，有很多相關探索，普遍運用的考評方式牽扯到業(yè)績、技術能力、態(tài)度和工作強度等要素。如果業(yè)績目標主要關聯(lián)到作業(yè)進度和品質(zhì)，各個機構(gòu)要在業(yè)績上有很好的表現(xiàn)；具有職責感、紀律性；技術能力主要指業(yè)務、溝通和思想才干等；工作強度是指分派作業(yè)量的飽和狀況和作業(yè)條件等。

篇（3）

本項目的研究對象限定為在居家環(huán)境中使用的、身體有殘障的老年人，主要研究方案以能為老年人提供包括生理及心理層面的人性化援助為中心而展開。設計目標是從形態(tài)、色彩、材質(zhì)以及人機工程四方面改進家居服務機器人。改變機器人只按照既定的工作流程來工作,不能能動地適應環(huán)境,沒有自學習能力，生硬無趣的形象，使得用戶無法從心理上接受這些原本機械化的機器人產(chǎn)品。

2工業(yè)設計設計過程

魔鬼魚又名蝠鲼（如圖1所示），與“福分”同音。針對國內(nèi)各地區(qū)各民族共同的喜好特點，注重吉利的中國人民喜歡諧音的產(chǎn)品，因此選擇這一生物形象作為設計原型，能夠更有針對性，更有效地樹立具有親和力的機器人形象。同時，對使用者而言，名稱是引起其心理活動的刺激信號，具有幫助識別和記憶商品的基本心理功能，給使用者以視覺刺激感受和心理關聯(lián)，從而改變對機器人的認知。此外，不僅因為其名字的巧妙，其可愛靈巧的外形也深得人們喜歡。將魔鬼魚作為設計仿生的對象，在形態(tài)、顏色搭配上稍作修改，形成了此方案（如圖2所示）。

2.1形態(tài)設計

傳統(tǒng)的家居服務機器人通常無法突破用戶心理上的固定觀念，因為外觀的機械性較強，人們無法將機器人當成生活的伙伴。在這個日新月異的社會中，人們追求的不是一個冰冷的機器，而是變化與新鮮，同時渴望有文化意味以及具有藝術情趣的產(chǎn)品。為了讓使用者從心理上更容易接受，尤其是上了年紀的老人，在其外形的設計上需要花一定的筆墨，尤其是情感陪護機器人，它是有感彩的一個陪護，是使用者的一個伙伴。在本項目的設計中，獨特流暢的流線型外觀設計，力求突破用戶心理上對家居服務產(chǎn)品的一貫認識，給用戶帶來視覺上全新的體驗。該家居服務機器人在傳統(tǒng)家居服務系統(tǒng)外觀造型方面取得重大突破，將仿生設計概念植入產(chǎn)品設計當中，在強調(diào)產(chǎn)品本身具有較強服務功能的同時,將外觀造型與仿生體系完美貼合，使產(chǎn)品更為美觀實用。外形特征如圖3所示，向上微微翹起的兩翼，與魔鬼魚結(jié)構(gòu)相似，使產(chǎn)品更加輕盈靈動，整個產(chǎn)品外觀更俏皮活潑。操作鍵與產(chǎn)品外觀設計完美融合，不僅簡潔美觀，且更易于使用者辨識及操作，在實施監(jiān)護的同時植入娛樂，簡單明了的操作即可實現(xiàn)多種齊全的功能，豐富用戶的使用體驗。該設計簡潔，擁有流暢簡單的外觀及結(jié)構(gòu)，卻又不失靈動與活力感，方便靈活的移動，功能齊全，方便用戶在不同需求中使用，監(jiān)護與娛樂同時兼顧，為使用者提供高效的工作及愉悅的心情。

2.2色彩設計

在為此模型配色的過程中，充分考慮到老年人的特征，他們對色彩的喜好，以及顏色對于老人的影響，照顧到他們心理的變化，情感的寄托等等。步入老年，人們就變得不再喜歡艷麗的色彩，更偏向于安然、素雅的風格，低調(diào)質(zhì)樸也表現(xiàn)了他們對生活淡定的態(tài)度。如圖4所示，在此配色方案中，白色象征單純、圣潔、高尚，它與任何色相都容易取得調(diào)和，讓所有色彩看起來更濃厚。藍色內(nèi)在，收斂，沉靜的基本特質(zhì)，另一方面藍色是幽靜的，絕無暖色的躁動與喧嘩，凝望著藍色能感受到那種悠遠而深邃，宛如哲人超然的冥想[3]。混合了白色的紫色意味著特殊的優(yōu)雅，高貴而矜持。藍色與紫色對比，效果微妙，柔和，具有單純性，很容易保持色彩統(tǒng)一。如圖5所示，魔鬼魚的主體選用偏暖的米黃色，想給老年人安靜祥和的產(chǎn)品形象，改變了先前的蒼白，低調(diào)中的明亮，增強了產(chǎn)品的活力，又不會過分強烈，非常適合老人的淡薄的性格。選藕荷色以及淺綠色是為了避免復雜的花色，讓老人思想負擔加重，認識更混淆。老人視覺退化，明度應比其他年齡段的使用者高一些，同時對于色系色彩不敏感，容易把青色與黑色、黃色與白色混淆[4]。所以在為按鈕選擇顏色的時候，應使用明亮的色彩，提醒老人這是一個按鍵。如圖6所示，在此配色方案中，干凈的白色為主體，與藍色相調(diào)和，整體上流露出淡雅、古典、低調(diào)、大氣的感覺。內(nèi)斂沉靜的藍綠色，顯得悠遠而深邃，能夠收斂虛浮的心性，崇尚理性，內(nèi)省精神的文化，高雅穩(wěn)重的灰色按鈕，耐臟的同時，與純凈的白相對比，讓人準確辨識按鈕的位置。簡約低調(diào)的色彩搭配，盡顯機器人的高貴神秘，輕柔靈活，是時尚老年人的必備品。

2.3材料與工藝

在設計中，材料及工藝和設計的關系是密切相關的，材料及工藝是產(chǎn)品設計的物質(zhì)技術條件，是產(chǎn)品設計的基礎和前提。設計通過材料及工藝轉(zhuǎn)化為實體產(chǎn)品，材料及工藝通過設計實現(xiàn)其自身的價值[5]。在家居服務機器人的材料選擇上（如圖7所示），整體外殼采用ABS工程塑料，并通過后期的處理，使表面產(chǎn)生磨砂的效果，使得機器人的外觀更加柔和。因此，在兩翼部分以及尾部，采用透明硅膠，其柔軟的材質(zhì)，可防止因撞擊而損壞。同時柔軟的材質(zhì)，以其自身的特性影響著產(chǎn)品設計，滿足產(chǎn)品功能要求的同時，增加了產(chǎn)品與人之間的親近感，使產(chǎn)品與人的互動性更強[6]。

2.4人機交互設計

在界面的體現(xiàn)上有各種形式。此設計中加入LED用于區(qū)分產(chǎn)品在不同功能運用下的狀態(tài)，產(chǎn)品開機之后LED燈開始工作，用戶可以根據(jù)LED的顏色及亮度來判斷產(chǎn)品的工作狀態(tài)，LED燈亮起是工作狀態(tài)的標志，該設計不僅實用性強而且使產(chǎn)品更為活潑生動，為用戶在日常生活中的使用帶來了極大的方便，如圖8所示。在老年人接觸機器人時，通過分析老年人的情感，來表現(xiàn)出符合其情感需求的情感，讓老年人從心理上感覺到，這個機器人是人性化的，是具有情感的，也是積極的、有朝氣的[6]。

篇（4）

當前，縣級供電企業(yè)普遍存在結(jié)構(gòu)性失衡問題，尤其是主要專業(yè)人才缺乏的矛盾突出，生產(chǎn)運行等核心的一線專業(yè)崗位人員存在青黃不接現(xiàn)象。此外，部分員工的競爭意識不強，教育培訓功效不夠，績效考核體系不全，導致部分員工難以適應新理論、新方法和新技術，制約了企業(yè)的發(fā)展進程。

1.人力資源素質(zhì)能力提出新要求

當前，縣域經(jīng)濟曾在不斷發(fā)展，人們對供電服務的要求也在不斷提高，因此，如何提升基層電力企業(yè)人員素質(zhì)，調(diào)整人員結(jié)構(gòu)、加速人力資源開發(fā)及特殊人才的培養(yǎng)等問題成為擺在縣供電企業(yè)快速發(fā)展面前一項基礎而又緊迫的任務。

二、加強縣級供電企業(yè)人力資源管理措施

1.實施員工動態(tài)管理，優(yōu)化人力資源配置

①要堅持以“三定”、“三考”工作為基礎，建立起競爭上崗、擇優(yōu)錄用的用人機制。

②要按照“雙向選擇、公平競爭、擇優(yōu)聘用”的原則，將競聘上崗定期化、制度化、規(guī)范化，通過全員、全方位的競聘上崗，切實增強全員工作的緊迫感，提高全員的競爭意識。

③要加強勞動定員管理原則，嚴格遵循“科學合理、精簡高效、確保安全、切合實際”的人員配置，建立供電企業(yè)生產(chǎn)一線結(jié)構(gòu)性缺員激勵與約束機制，加強人員結(jié)構(gòu)調(diào)整，引導員工向生產(chǎn)一線流動，特別是要優(yōu)先補充生產(chǎn)和營銷等崗位缺員，從根本上解決結(jié)構(gòu)性缺員的問題。

④要認真分析企業(yè)超員和企業(yè)員工結(jié)構(gòu)性缺失的具體原因，并結(jié)合具體原因?qū)ζ髽I(yè)工作流程和組織構(gòu)架進行優(yōu)化調(diào)整，同時加強企業(yè)技術改造和員工技術培訓力度，確保生產(chǎn)效率的有效提升。

⑤建立起科學合理的新員工任用和培養(yǎng)機制，明確員工素質(zhì)屬性，合理的把他們補充到到生產(chǎn)和營銷一線崗位，逐步緩解生產(chǎn)營銷等一線專業(yè)崗位人員缺乏的壓力。

2.完善薪酬分配體系，深化全員績效考核應用

①要實施員工收入同企業(yè)效益和員工個人績效相結(jié)合的薪酬分配體系，并逐步向電力生產(chǎn)的關鍵崗位和一線崗位傾斜，形成以崗位薪點工資制為主體的工資分配體系。

②要完善現(xiàn)行的基本工資制度，大力實施薪點工資制，以勞動崗位為對象，按照勞動評價要素確定每個崗位的崗級，用薪點數(shù)設置工資標準，根據(jù)企業(yè)的經(jīng)營效益確定薪點值，按照員工個人工作業(yè)績確定其收分配水平，實現(xiàn)員工按照貢獻分配，按照業(yè)績?nèi)〕辍?/p>

③要加強全員績效管理，強化薪酬分配的激勵作用，按照員工績效考評結(jié)果兌現(xiàn)績效工資，相應拉開員工收入分配差距，真正做到“干多干少不一樣、干好干壞不一樣”，以便實現(xiàn)企業(yè)與員工的共同發(fā)展。

④要建立完善的績效輔導機制，通過績效合約、績效面談等方式及時糾正工作偏差，實現(xiàn)組織和員工績效提升。同時要嚴格績效考核，做到與員工崗位工資升降直接掛鉤。

⑤要強化全員績效考核結(jié)果的應用，使績效考核結(jié)果為員工的薪酬、崗位調(diào)整、評先評優(yōu)、教育培訓及職業(yè)發(fā)展等等方面提供科學依據(jù)，發(fā)揮其實效，實現(xiàn)企業(yè)與員工的共同發(fā)展。

3.建立合理的人才激勵機制，促進員工成長

①要建立科學合理、公平公開的人才培養(yǎng)聘用機制，并且針對行業(yè)特點建立起管理、技術、技能等3條可供員工選擇的職業(yè)生涯規(guī)劃，強化員工的向上意識和學習意識，制訂核心崗位員工培養(yǎng)發(fā)展計劃，促進員工成長與企業(yè)發(fā)展有機統(tǒng)一。

②要按照高質(zhì)量、高層次和重實績的的標準，堅持把當前需要同長遠發(fā)展相結(jié)合的原則，選拔出各專業(yè)的帶頭人并針對各專業(yè)帶頭人制訂、執(zhí)行特殊的分配和激勵辦法，充分體現(xiàn)學科帶頭人在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中發(fā)揮的重要價值，以便更好地吸引和造就人才。同時，要發(fā)揮好專業(yè)帶頭人的引領和幫帶作用，培育更多的專業(yè)技術人才。

③要將員工的薪金待遇等同其對企業(yè)的貢獻和培訓考核成績等相結(jié)合，完善特殊人才津貼管理，通過有效的激勵政策和必要的補償措施，更好的吸引人才、留住人才，確保隊伍的穩(wěn)定性。

4.強化隊伍建設，維護企業(yè)和諧穩(wěn)定

縣級供電公司是農(nóng)電工作的一線單位，他們承擔著廣大農(nóng)村地區(qū)的電網(wǎng)安全、營銷管理和農(nóng)電服務等大量任務。在新的形勢下，加強縣供電公司員工隊伍建設，維護企業(yè)和諧穩(wěn)定成為了縣級供電企業(yè)的重要支撐。

①要建立有效的培訓體系。要夯實培訓基礎建設，做實縣級公司培訓基地，努力完善培訓設施，滿足教育培訓需求；要創(chuàng)新培訓方式，充分利用好現(xiàn)有的信息網(wǎng)絡學習平臺，鼓勵員工珍惜平臺，用好平臺，促進自學成才；要充分發(fā)揮機制導向作用，常態(tài)開展員工崗位技能比武和競賽活動，堅持“師帶徒”、崗位大練兵和員工技能水平認證，實施青年崗位成才培訓，建立青年崗位成才評價考核機制，切實提升員工素質(zhì)；另外要將員工培訓考評結(jié)果同崗位準入和工資績效等想掛鉤，落實各類人才培養(yǎng)選拔、考核評價和薪酬激勵機制，重點抓好一線員工技能和一般管理人員崗位培訓，切實提高培訓功效。

篇（5）

企業(yè)申請企業(yè)法人登記注冊應當具備以下基本條件：

第一有符合規(guī)定的名稱。企業(yè)名稱是企業(yè)的名字、字號，是企業(yè)的無形資產(chǎn)。名稱權(quán)屬于企業(yè)專有，非經(jīng)轉(zhuǎn)讓等合法轉(zhuǎn)移方式，其他經(jīng)營單位不得使用。如果企業(yè)因名稱相同發(fā)生爭議時，則要按申請登記的先后順序處理，后申請登記的企業(yè)必須更改自己的名稱。根據(jù)我國有關法律規(guī)定，企業(yè)名稱應經(jīng)登記主管機關核準登記，企業(yè)名稱只有經(jīng)過核準登記，才能受國家法律保護，未經(jīng)獲準登記的名稱不得使用。

第二有企業(yè)自己的組織章程。章程是企業(yè)公開向社會聲明其性質(zhì)、宗旨、任務、組織制度、活動方式、業(yè)務范圍等情況的法律文書，是申請企業(yè)登記必須提交的墓本文件之一，也是企業(yè)登記注冊后的行為準則。

第三有國家授權(quán)其經(jīng)營管理的財產(chǎn)或企業(yè)自己所有的財產(chǎn)，并能夠以其財產(chǎn)獨立承擔民事責任。

第四有與生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模相適應的經(jīng)營管理機構(gòu)、財務機構(gòu)、勞動組織以及法律或者章程規(guī)定必須建立的其他機構(gòu)。

第五有必要的與經(jīng)營范圍相適應的經(jīng)營場所和設施。

第六有與生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模和業(yè)務相適應的從業(yè)人員。

第七有健全的財會制度，能夠?qū)嵭歇毩⒑怂悖载撚潱毩⒕幹瀑Y產(chǎn)付債表。

第八有符合規(guī)定數(shù)額并與經(jīng)營范圍相適應的注冊資金。注冊資金是企業(yè)實際擁有的全部財產(chǎn)在法律上的體現(xiàn)。它由固定資金與流動資金兩部分組成。我國企業(yè)登記管理法規(guī)對企業(yè)法人注冊資金的最低額度是，生產(chǎn)性公司的注冊資金不得少于30萬元；以批發(fā)業(yè)務為主的商業(yè)性公司的注冊資金不得少于50萬元，以零售業(yè)務為主的商業(yè)性公司的注冊資金不得少于30萬元；咨詢服務性公司的注冊資金不得少于10萬元；其他企業(yè)法人注冊資金不得少于3萬元。

第九有符合國家法律、法規(guī)和政策規(guī)定的經(jīng)營范圍，不得從事非法經(jīng)營。

第十企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營范圍屬于國家法律、法規(guī)規(guī)定實行許可證、資格證制度行業(yè)的，需要有有關主管部門的批準文件。

二、企業(yè)法人申請開業(yè)登記注冊書的結(jié)構(gòu)與寫法

企業(yè)法人申請開業(yè)登記注冊書為表格化文書，由封面和比文兩部分組成。

（一）封面

主要包括標題、組建單位、組建單位負責人。申請日期等幾項內(nèi)容。組建單位須蓋章，組建單位負責人須簽字，申請日期應年月日俱全。封面下方印有“小華人民共和國國家了商行政管理局制”字樣。

（二）正文

由申請開業(yè)登記事項和提交文件、證件及有關部門意見兩大部分組成。

1.申請開業(yè)登記事項

（1）企業(yè)法人名稱：根據(jù)我國《企業(yè)名稱登記管理規(guī)定》第11條，“企業(yè)應當根據(jù)其主管業(yè)務，按照同類行業(yè)標準劃分的類別，在企業(yè)名稱中標明所屬行業(yè)或者經(jīng)營特點”。企業(yè)名稱通常由企業(yè)所在地區(qū)名稱、字號、所屬行業(yè)（或經(jīng)營特點），組織形式等幾個要素組成。如“西安黃河機器制造股份有限公司”，其中“西安”是地區(qū)名，“黃河”是字號，“機器制造”是所屬行業(yè)，股份有限公司是組織形式。有一‘些歷史悠久字號馳名的企業(yè)也可以不冠行政區(qū)劃名稱。企業(yè)不得使用法律禁止使用的名稱，如不得使用對國家、社會或者公共利益有損害的名稱，不得使用外國國家（地區(qū)）、國際組織的名稱，不得使用外國文字或漢語拼音字母組成的名稱，不得使用數(shù)字組成的名稱。除全國性公司外，企業(yè)不得使用“中國”、“小華”等宇樣的名稱。只有經(jīng)過工：商行政管理機關核準登記的企業(yè)名稱，才能受到國家法律的保護。

（2）住所：指企業(yè)法入主要辦事機構(gòu)所在地。我國《民法通則》第三十九條規(guī)定：“法人以它的主要辦事機構(gòu)所在地為住所。‘主要辦事機構(gòu)是指企業(yè)法人的核心組織。住所應具體到市（縣）、區(qū)（鎮(zhèn)，鄉(xiāng)）、路（村）、號。

（3）經(jīng)營場所地址：指企業(yè)具體從事生產(chǎn)經(jīng)營活動的地點。一般情況下它與企業(yè)法人住所是一致的。企業(yè)經(jīng)營場所的產(chǎn)權(quán)屬于企業(yè)自己所有時，應提交有關的產(chǎn)權(quán)證明，如果是租用場所的，則應提交租用合同。

（4）法定代表人：填寫代表企業(yè)法人行使職權(quán)的負責人姓名。

（5）經(jīng)濟性質(zhì)：指企業(yè)法人的所有制形式。確定企業(yè)法人的所有制形式應根據(jù)產(chǎn)權(quán)關系、分配形式、資金來源等進行。大體町分為全民所有制、集體所有制、個體所有制以及聯(lián)營、合作經(jīng)營等。

（6）從業(yè)人數(shù)：為企業(yè)的管理人員，技術人員、生產(chǎn)業(yè)務人員和其他從事服務工作的人員的總和。各類人員的比例是衡量一個企業(yè)經(jīng)營管理水平與技術開發(fā)能力的一個尺度。

（7）注冊資金：是國家授予企業(yè)管理的財產(chǎn)或企業(yè)自身所有的財產(chǎn)的貨幣表現(xiàn)，包括固定資金和流動資金兩部分。企業(yè)注冊資金應與企業(yè)實有資金相一致，與企業(yè)經(jīng)營方式和經(jīng)營范圍相適應。企業(yè)申請開業(yè)登記注冊資金數(shù)額應該有有關部門出具的資信證明或驗資證明。注冊資金的單位為萬元。

（8）經(jīng)營方式：根據(jù)企業(yè)實際情況填寫。工業(yè)企業(yè)可分為制造、加工、裝配，修理等；商業(yè)企業(yè)可分為批發(fā)、零售、代購、代銷、代儲、代運等；建筑業(yè)町分為建筑施工、修繕、安裝等；運輸業(yè)可分為搬運、裝卸等；服務性企業(yè)則根據(jù)具體服務項目而定。

（9）經(jīng)營范圍：指企業(yè)申請生產(chǎn)經(jīng)營的產(chǎn)品、商品種類，品種和提供服務的項目。經(jīng)核定的經(jīng)營范圍是企業(yè)法定的經(jīng)營范圍，是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動的法律界限。在填報時，一般要分別寫明主營項目和兼營項目，主營項目要同企業(yè)所屬行業(yè)相一致，兼營項日在政策允許的范圍內(nèi)可適當放寬，但不能同主營項目跨大類。經(jīng)營范圍是工商行政管理機關監(jiān)督檢查企業(yè)是合法經(jīng)營還是違法經(jīng)營的重要依據(jù)，填寫時要注意使用符合國家行業(yè)劃分標準和工商行政管理機關核準企業(yè)經(jīng)營范圍的規(guī)范化用語。

（10）經(jīng)營期限：這一項主要適用于聯(lián)營企業(yè)，是指根據(jù)聯(lián)營企業(yè)章程、合同或協(xié)議確定的該企業(yè)經(jīng)營活動的起、止時間。

（11）主管部門：寫明企業(yè)上級主管部門的全稱。主管部門以文件的形式審批同意成立該企業(yè)的要寫明文件的文號及發(fā)文日期。

（12）審批機關：企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營屬于國家法律法規(guī)實行許可證制度行業(yè)的，須經(jīng)有關機關審批，并寫明審批文件文號及發(fā)文日期。

（13）經(jīng)營場所面積：寫清企業(yè)經(jīng)營場所總面積和分項面積。分項面積包括生產(chǎn)加工占用面積、營業(yè)占用面積、倉庫占用面積和其他占用面積四項。面積單位為平方米。

（14）企業(yè)主要設備和主要服務設施：填寫本企業(yè)用于生產(chǎn)經(jīng)營的主要裝置、設施、工具等，如機械電子設備、交通運輸工具、儀器儀表、計量器具等。

（15）分支機構(gòu)：分支機構(gòu)指法人企業(yè)下屬的經(jīng)濟活動單位，包括分（子）公司、分廠、分店等。它包括兩種情況：一種是具有獨立法人資格，能夠獨立承擔民事責任的；另一種是不具備法人資格但依法核準登記其有合法經(jīng)營權(quán)的。如無分支機構(gòu)，本項可免填。

2.提交文件、證件及有關部門意見

（1）申請開業(yè)登記提交文件、證件：企業(yè)法人申請開業(yè)登記應提交的文件、證件較多，主要有以下幾種：①主管部門或賽審批機關批準該企業(yè)法人設立的文件。②企業(yè)法人章程。該章程應當經(jīng)主管部門或者審批機關批準。①企業(yè)法人注冊資金的信用證明、驗資證明或資金擔保書。④企業(yè)法定代表人的身公證明，包括主管部門批準任職的文件和附有照片的個人簡歷。⑤住所和經(jīng)營場所使用證明，包括產(chǎn)：權(quán)證明、房產(chǎn)租賃合同等。房產(chǎn)租賃合同的租賃期限須在一年以—上。⑥其他根據(jù)工商管理機關要求應該出具的文件、證件。

（2）有關部門簽署意見：主要由企業(yè)的主管部門或?qū)徟鷻C關簽注同意該企業(yè)設立并建議批準其開業(yè)的意見。須寫清簽署時間，并加蓋公章，以示鄭重和負責。

篇（6）

本文作者：工作單位：安徽埃夫特智能裝備有限公司

從控制系統(tǒng)設計角度來說，可以采用辯證法內(nèi)外因基本原理來分析影響重載機器人控制品質(zhì)的因素，首先，如果系統(tǒng)存在動力學耦合、柔性等非線性因素，僅僅采用傳統(tǒng)的線性控制很難獲得良好的控制品質(zhì)，底層伺服回路的控制缺陷是影響機器人控制品質(zhì)的內(nèi)因。第二，如果運動規(guī)劃環(huán)節(jié)處理不當，傳輸給底層運動控制回路的運動指令不合理，即存在位置不連續(xù)，速度不連續(xù)，加速度躍變等情況，對系統(tǒng)會產(chǎn)生嚴重的沖擊，即便底層伺服控制設計再優(yōu)秀，同樣也會嚴重影響系統(tǒng)控制品質(zhì)，這就是所謂的外因。下面就從內(nèi)外因角度對目前在機器人運動規(guī)劃和底層伺服控制方面的相關進展進行綜述。機器人運動規(guī)劃方法運動規(guī)劃與軌跡規(guī)劃是指根據(jù)一定規(guī)則和邊界條件產(chǎn)生一些離散的運動指令作為機器人伺服回路的輸入指令。運動規(guī)劃的輸入是工作空間中若干預設點或其他運動學和動力學的約束條件；運動規(guī)劃的輸出為一組離散的位置、速度和加速度序列。運動規(guī)劃算法設計過程中主要需要考慮以下三個問題：（1）規(guī)劃空間的選取：通常情況下，機器人軌跡規(guī)劃是在全局操作空間內(nèi)進行的，因為在全局操作空間內(nèi)，對運動過程的軌跡規(guī)劃、避障及幾何約束描述更為直觀。然而在一些情況下，通過運動學逆解，運動規(guī)劃會轉(zhuǎn)換到關節(jié)空間內(nèi)完成。在關節(jié)空間內(nèi)進行運動規(guī)劃優(yōu)點如下：a.關節(jié)空間內(nèi)規(guī)劃可以避免機構(gòu)運動奇異點及自由度冗余所帶來種種問題[1-4]；b.機器人系統(tǒng)控制量是各軸電機驅(qū)動力矩，用于調(diào)節(jié)各軸驅(qū)動力矩的軸伺服算法設計通常情況也是在關節(jié)空間內(nèi)的，因此更容易將兩者結(jié)合起來進行統(tǒng)一考慮[5,6]；c.關節(jié)空間運動規(guī)劃可以避免全局操作空間運動規(guī)劃帶來的每一個指令更新周期內(nèi)進行運動規(guī)劃和運動學正逆計算帶來的計算量，因為如果指令更新周期較短，將會對CPU產(chǎn)生較大的計算負荷。（2）基礎函數(shù)光滑性保證：至少需要位置指令C2和速度指令C1連續(xù)，從而保證加速度信號連續(xù)。不充分光滑的運動指令會由于機械系統(tǒng)柔性激起諧振，這點對高速重載工業(yè)機器人更為明顯。在產(chǎn)生諧振的同時，軌跡跟蹤誤差會大幅度增加，諧振和沖擊也會加速機器人驅(qū)動部件的磨損甚至損壞[7]。針對這一問題，相關學者引入高次多項式或以高次多項式為基礎的樣條函數(shù)進行軌跡規(guī)劃，其中Boryga利用多項式多根的特性，分別采用5次、7次和9次多項式對加速度進行規(guī)劃，表達式中僅含有一個獨立參數(shù)，通過運動約束條件，最終確定參數(shù)值，并比較了各自性能[8]。Gasparetto采用五次B樣條作為規(guī)劃基礎函數(shù)，并將整個運動過程中加速度平方的積分作為目標函數(shù)進行優(yōu)化，以確保運動指令足夠光滑[9]。劉松國基于B樣條曲線，在關節(jié)空間內(nèi)提出了一種考慮運動約束的運動規(guī)劃算法，將運動學約束轉(zhuǎn)化為樣條曲線控制頂點約束，可保證角度、角速度和角加速度連續(xù)，起始點和終止點角速度和角加速度可以任意配置[10]。陳偉華則在Cartesian空間內(nèi)分別采用三次均勻B樣條，三次非均勻B樣條，三次非均勻有理B樣條進行運動規(guī)劃[11]。（3）運動規(guī)劃中最優(yōu)化問題：目前常用的目標函數(shù)主要為運行時間、運行能耗和加速度。其中關于運行時間最優(yōu)的問題，較為經(jīng)典是Kang和Mckay提出的考慮系統(tǒng)動力學模型以及電機驅(qū)動力矩上限的時間最優(yōu)運動規(guī)劃算法，然而該算法加速度不連續(xù)，因此對于機器人來說力矩指令也是不連續(xù)的，即加速度為無窮大，對于真實的電驅(qū)伺服系統(tǒng)來說，這是無法實現(xiàn)的，會對系統(tǒng)產(chǎn)生較大沖擊，大幅度降低系統(tǒng)的跟蹤精度，對機械本體使用壽命也會產(chǎn)生影響[12]。針對上述問題Constantinescu提出了解決方法，在考慮動力學特性的基礎上，增加對力矩和加速度的約束，并采用可變?nèi)莶罘▽?yōu)化問題進行求解[13]。除了以時間為優(yōu)化目標外，其他指標同樣被引入最優(yōu)運動規(guī)劃模型中。Martin采用B函數(shù)，以能耗最少為優(yōu)化目標，并將該問題轉(zhuǎn)化為離散參數(shù)的優(yōu)化問題，針對數(shù)值病態(tài)問題，提出了具有遞推格式的計算表達式[14]。Saramago則在考慮能耗最優(yōu)的同時，將執(zhí)行時間作為優(yōu)化目標之一，構(gòu)成多目標優(yōu)化函數(shù)，最終的優(yōu)化結(jié)果取決于兩個目標的權(quán)重系數(shù)，且優(yōu)化結(jié)果對于權(quán)重系數(shù)選擇較為敏感[15]。Korayem則在考慮機器人負載能力，關節(jié)驅(qū)動力矩上限和彈性變形基礎上，同時以在整個運行過程中的位置波動，速度波動和能耗為目標，給出了一種最優(yōu)運動規(guī)劃方法[6]，然而該方法在求解時，收斂域較小，收斂性較差，計算量較大。

考慮部件柔性的機器人控制算法機器人系統(tǒng)剛度是影響動態(tài)性能指標重要因素。一般情況下，電氣部分的系統(tǒng)剛度要遠遠大于機械部分。雖然重載工業(yè)機器人相對于輕型臂來說，其部件剛度已顯著增大，但對整體質(zhì)量的要求不會像輕型臂那么高，而柔性環(huán)節(jié)仍然不可忽略，原因有以下兩點：（1）在重載情況下，如果要確保機器人具有足夠的剛度，必然會增加機器人部件質(zhì)量。同時要達到高速高加速度要求，對驅(qū)動元件功率就會有很高的要求，實際中往往是不可實現(xiàn)（受電機的功率和成本限制）。（2）即使驅(qū)動元件功率能夠達到要求，機械本體質(zhì)量加大會導致等效負載與電機慣量比很大，這樣就對關節(jié)剛度有較高的要求，而機器人關節(jié)剛度是有上限的（主要由減速器剛度決定）。因此這種情況下不管是開鏈串聯(lián)機構(gòu)還是閉鏈機構(gòu)都會體現(xiàn)出明顯的關節(jié)柔性[16,17]，在重載搬運機器人中十分明顯。針對柔性部件帶來的系統(tǒng)控制復雜性問題，傳統(tǒng)的線性控制將難以滿足控制要求[17-19]，目前主要采用非線性控制方法，可以分成以下幾大類：（1）基于奇異攝動理論的模型降階與復合控制首先針對于柔性關節(jié)控制問題，美國伊利諾伊大學香檳分校著名控制論學者MarkW.Spong教授于1987年正式提出和建立柔性關節(jié)的模型和奇異攝動降階方法。對于柔性關節(jié)的控制策略絕大多數(shù)都是在Spong模型基礎上發(fā)展起來的。由于模型的階數(shù)高，無法直接用于控制系統(tǒng)設計，針對這個問題，相關學者對系統(tǒng)模型進行了降階。Spong首先將奇異攝動理論引入了柔性關節(jié)控制，將系統(tǒng)分成了慢速系統(tǒng)和邊界層系統(tǒng)[20]，該方法為后續(xù)的研究奠定了基礎。Wilson等人對柔性關節(jié)降階后所得的慢速系統(tǒng)采用了PD控制律，將快速邊界層系統(tǒng)近似為二階系統(tǒng)，對其阻尼進行控制，使其快速穩(wěn)定[21]。針對慢速系統(tǒng)中的未建模非線性誤差，Amjadi采用模糊控制完成了對非線性環(huán)節(jié)的學習[22]。彭濟華在對邊界層系統(tǒng)提供足夠阻尼的同時，將神經(jīng)網(wǎng)絡引入慢速系統(tǒng)控制，有效的克服了參數(shù)未知和不確定性問題。連桿柔性會導致系統(tǒng)動力學方程階數(shù)較高，Siciliano和Book將奇異攝動方法引入柔性連桿動力學方程的降階，其基本思想與將奇異攝動引入柔性關節(jié)系統(tǒng)動力學方程一致，都將柔性變形產(chǎn)生的振動視為暫態(tài)的快速系統(tǒng)，將名義剛體運動視為準靜態(tài)的慢速系統(tǒng)，然后分別對兩個系統(tǒng)進行復合控制，并應用于單柔性連桿的控制中[23]。英國Sheffield大學A.S.Morris教授領導的課題組在柔性關節(jié)奇異攝動和復合控制方面開展了持續(xù)的研究。在2002年利用Lagrange方程和假設模態(tài)以及Spong關節(jié)模型建立柔性關節(jié)和柔性連桿的耦合模型，并對奇異攝動理論降階后的慢速和快速子系統(tǒng)分別采用計算力矩控制和二次型最優(yōu)控制[24]。2003年在解決柔性關節(jié)機器人軌跡跟蹤控制時，針對慢速系統(tǒng)參數(shù)不確定問題引入RBF神經(jīng)網(wǎng)絡代替原有的計算力矩控制[25].隨后2006年在文獻[24]所得算法和子系統(tǒng)模型的基礎上，針對整個系統(tǒng)穩(wěn)定性和魯棒性要求，在邊界層采用Hinf控制，在慢速系統(tǒng)采用神經(jīng)網(wǎng)絡算法，并給出了系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析[26]。隨著相關研究的開展，有些學者開始在奇異攝動理論與復合控制的基礎上作出相應改進。由于奇異攝動的數(shù)學復雜性和計算量問題，Spong和Ghorbel提出用積分流形代替奇異攝動[27]。針對奇異攝動模型需要關節(jié)高剛度假設，在關節(jié)柔度較大的情況下，劉業(yè)超等人提出一種剛度補償算法，拓展了奇異攝動理論的適用范圍[28]。（2）狀態(tài)反饋和自適應控制在采用奇異攝動理論進行分析時，常常要同時引入自適應控制律來完成對未知或不精確參數(shù)的處理，而采用積分流形的方式最大的缺點也在于參數(shù)的不確定性，同樣需要結(jié)合自適應控制律[29,30]。因此在考慮柔性環(huán)節(jié)的機器人高動態(tài)性能控制要求下，自適應控制律的引入具有一定的必要性。目前對于柔性關節(jié)機器人自適應控制主要思路如下：首先根據(jù)Spong模型，機器人系統(tǒng)階數(shù)為4，然后通過相應的降階方法獲得一個二階的剛體模型子系統(tǒng)，而目前的大多數(shù)柔性關節(jié)自適應控制律主要針對的便是二階的剛體子系統(tǒng)中參數(shù)不確定性。Spong等人提出了將自適應控制律引入柔性關節(jié)控制，其基于柔性關節(jié)動力學奇異攝動方程，對降階剛體模型采用了自適應控制律，主要采用的是經(jīng)典的Slotine-Li自適應控制律[31]，并通過與Cambridge大學Daniel之間互相糾正和修改，確立一套較為完善的基于奇異攝動模型的柔性關節(jié)自適應控制方法[32-34]。（3）輸入整形控制輸入整形最原始的思想來自于利用PosicastControl提出的時滯濾波器，其基本思想可以概括為在原有控制系統(tǒng)中引入一個前饋單元,包含一系列不同幅值和時滯的脈沖序列。將期望的系統(tǒng)輸入和脈沖序列進行卷積,產(chǎn)生一個整形的輸入來驅(qū)動系統(tǒng)。最原始的輸入整形方法要求系統(tǒng)是線性的，并且方法魯棒性較差，因此其使用受到限制。直到二十世紀九十年初由MIT的Signer博士大幅度提高該方法魯棒性，并正式將該方法命名為輸入整形法后[35]，才逐漸為人們重視，并在柔性機器人和柔性結(jié)構(gòu)控制方面取得了一系列不錯的控制效果[36-39]。輸入整形技術在處理柔性機器人控制時，可以統(tǒng)一考慮關節(jié)柔性和連桿柔性。對于柔性機器人的點對點控制問題，要求快速消除殘余振蕩，使機器人快速精確定位。

這類問題對于輸入整形控制來說是較容易實現(xiàn)的，但由于機器人柔性環(huán)節(jié)較多，呈現(xiàn)出多個系統(tǒng)模態(tài)，因此必須解決多模態(tài)輸入整形問題。相關學者對多模態(tài)系統(tǒng)的輸入整形進行了深入研究。多模態(tài)系統(tǒng)的輸入整形設計方法一般有:a)級聯(lián)法：為每個模態(tài)設計相應的濾波器，然后將所有模態(tài)的時滯濾波器進行級聯(lián),組合成一個完整的濾波器，以抑制所有模態(tài)的振蕩；b)聯(lián)立方程法:直接根據(jù)系統(tǒng)的靈敏度曲線建立一系列的約束方程，通過求解方程組來得到濾波器。這兩種方法對系統(tǒng)的兩種模態(tài)誤差均有很好的魯棒性。級聯(lián)法設計簡單，且對高模態(tài)的不敏感性比聯(lián)立方程法要好；聯(lián)立方程法比較直接，濾波器包含的脈沖個數(shù)少,減少了運行時間。對于多模態(tài)輸入整形控制Singer博士提出了一種高效的輸入整形方法，其基本思想為：首先在靈敏度曲線上選擇一些滿足殘留振蕩最大幅值的頻段，在這些特定的頻帶中分別選擇一些采樣頻率，計算其殘留振蕩；然后將各頻率段的殘留振蕩與期望振蕩值的差平方后累加求和，構(gòu)成目標函數(shù)，求取保證目標函數(shù)最小的輸入整形序列。將頻率選擇轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問題，對于多模態(tài)系統(tǒng)，則在每個模態(tài)處分別選擇頻率采樣點和不同的阻尼系數(shù)，再按上述方法求解[40]。SungsooRhim和WayneBook在2004年針對多模態(tài)振動問題提出了一種新的時延整形濾波器，并以控制對象柔性模態(tài)為變量的函數(shù)形式給出了要消除殘余振動所需最基本條件。同時指出當濾波器項數(shù)滿足基本條件時，濾波器的時延可以任意設定，消除任何給定范圍內(nèi)的任意多個柔性振動模態(tài)產(chǎn)生的殘余振動，為輸入整形控制器實現(xiàn)自適應提供了理論基礎[41]，同時針對原有輸入整形所通常處理的點對點控制問題進行了有益補充，M.C.Reynolds和P.H.Meckl等人將輸入整形應用于關節(jié)空間的軌跡控制，提出了一種時間和輸入能量最優(yōu)的軌跡控制方法[42]。（4）不基于模型的軟計算智能控制針對含有柔性關節(jié)機器人動力學系統(tǒng)的復雜性和無法精確建模，神經(jīng)網(wǎng)絡等智能計算方法更多地被引入用于對機器人動力學模型進行近似。Ge等人利用高斯徑向函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡完成柔性關節(jié)機器人系統(tǒng)的反饋線性化，仿真結(jié)果表明相比于傳統(tǒng)的基于模型的反饋線性化控制，采用該方法系統(tǒng)動態(tài)跟蹤性能較好，對于參數(shù)不確定性和動力學模型的變化魯棒性較強，但是整個算法所用的神經(jīng)網(wǎng)絡由于所需節(jié)點較多，計算量較大，并且需要全狀態(tài)反饋，狀態(tài)反饋量獲取存在一定困難[43]。孫富春等人對于只具有關節(jié)傳感器的機器人系統(tǒng)在輸出反饋控制的基礎上引入神經(jīng)網(wǎng)絡，用于逼近機器人模型，克服無法精確建模的非線性環(huán)節(jié)帶來的影響，從而提高機器人系統(tǒng)的動態(tài)跟蹤性能[44]。A.S.Morris針對整個柔性機器人動力學模型提出了相應的模糊控制器，并用GA算法對控制器參數(shù)進行了優(yōu)化，之后在模糊控制器的基礎上，綜合了神經(jīng)網(wǎng)絡的逼近功能對剛?cè)狁詈线\動進行了補償[45]。除采用神經(jīng)網(wǎng)絡外，模糊控制也在柔性機器人控制中得以應用。具有代表性的研究成果有V.G.Moudgal設計了一種具有參數(shù)自學習能力的柔性連桿模糊控制器，對系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性分析，并與常規(guī)的模糊控制策略進行了實驗比較[46]。Lin和F.L.Lewis等人在利用奇異攝動方法基礎上引入模糊控制器，對所得的快速子系統(tǒng)和慢速子系統(tǒng)分別進行模糊控制[4748]。快速子系統(tǒng)的模糊控制器采用最優(yōu)控制方法使柔性系統(tǒng)的振動快速消退，慢速子系統(tǒng)的模糊控制器完成名義軌跡的追蹤，并對單柔性梁進行了實驗研究。Trabia和Shi提出將關節(jié)轉(zhuǎn)角和末端振動變形分別設計模糊控制器進行控制，由于對每個子系統(tǒng)只有一個控制目標，所以模糊規(guī)則相對簡單，最后將兩個控制器的輸出進行合成，完成復合控制，其思想與奇異攝動方法下進行復合控制類似[49]。隨后又對該算法進行改進，同樣采用分布式結(jié)構(gòu)，通過對輸出變量重要性進行評估，得出關節(jié)和末端點的速度量要比位置量更為重要，因此將模糊控制器分成兩部分，分別對速度和位置進行控制，并利用NelderandMeadSimplex搜索方法對隸屬度函數(shù)進行更新[50]。采用基于軟計算的智能控制方法相對于基于模型的控制方法具有很多優(yōu)勢，特別是可以與傳統(tǒng)控制方法相結(jié)合，完成對傳統(tǒng)方法無法精確建模的非線性環(huán)節(jié)進行逼近，但是目前這些方法的研究絕大部分還處于仿真階段，或在較簡單的機器人（如單自由度或兩自由度機器人）進行相關實驗研究。其應用和工程實現(xiàn)受限的主要原因在于計算量大，但隨著處理器計算能力的提高，這些方法還有廣泛的應用前景。

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××此處填寫論文題目××

學院（系）：×××

專業(yè)班級：×××

學生學號：×××

學生姓名：×××

成績：×××

目錄

摘要................................................................................................................................................................1

Abstract..............................................................................................................................................................2

1緒論................................................................................................................................................................13

1.1×××.........................................................................................................................................................14

2空氣燃燒火焰空間的數(shù)值模擬....................................................................................................................15

2.1數(shù)值模型................................................................................................................................................16

結(jié)束語................................................................................................................................................................17

參考文獻............................................................................................................................................................18

機器人論文格式范文：

中國機器人的發(fā)展與成績

【摘要】在早期，中國機器人技術發(fā)展速度十分緩慢，但隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，我國機器人產(chǎn)業(yè)得到迅猛的發(fā)展，現(xiàn)己在各個方面均取得了驕人的成績。目前，中國已經(jīng)具備生產(chǎn)國際先進水平機器人的能力，機器人行業(yè)已經(jīng)成為我國一個十分朝陽的技術發(fā)展方向。

【關鍵詞】中國機器人發(fā)展成績

國際機器人聯(lián)合會（InternationalFederationofRobotics，IFR）將機器人定義如下：機器人是一種半自主或全自主工作的機器，它能完成有益于人類的工作，應用于家庭或直接服務人稱為（家政）服務機器人，應用于特殊環(huán)境稱為專用機器人（特種機器人），應用于生產(chǎn)過程的機器人稱為工業(yè)機器人[1]。隨著國內(nèi)外經(jīng)濟的發(fā)展，國內(nèi)外均對機器人技術的發(fā)展愈發(fā)重視。與此同時，機器人技術也被認為是對未來新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義的高新技術之一[2]。機器人技術的發(fā)展對于國民經(jīng)濟和國防建設都起到了十分積極的作用。

一、工業(yè)機器人

中國著名科學家錢學森先生曾在1984年指出：機器人就是有特定功能的自動機，是如今新技術革命的重要發(fā)展對象之一，是高智商的人工智能機電一體化裝備[3]。”據(jù)有關部門統(tǒng)計，我國的工業(yè)機器人需求量驚人，而且每年的需求量以30%的速度飛速增長。相關專家曾經(jīng)預測，根據(jù)發(fā)達國家產(chǎn)業(yè)升級與發(fā)展的歷程，以及工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢，在2015年，中國工業(yè)機器人市場容量預計可達到約十幾萬臺套以上[4]。為了使我國與發(fā)達國家的差異迅速縮短，是我國工業(yè)機器人的發(fā)展站在更高層次的平臺上，我們必須虛心學習國外的新技術，新思想，在此同時，國家的支持與重視也是必不可少的。到目前為止，我國擁有專業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)開發(fā)的企業(yè)超過50家，專門從事機器人研發(fā)的單位超過200家上。我國機器人的發(fā)展前景十分明朗。

二、移動機器人

我國從八五期間開始研究移動機器人。雖然與世界上的許多強國相比發(fā)展比較落后，但是絲毫沒有影響到我國移動機器人的發(fā)展速度。我國投入大量人員，大力支持此項技術的發(fā)展，對于一些室外機器人的某種關鍵技術，我國已經(jīng)接近甚至達到國外發(fā)達國家的技術水平。目前，國內(nèi)也出現(xiàn)了許許多多優(yōu)秀的研究成果，例如：由清華大學研制的的智能移動機器人THMR-Ⅲ，Ⅴ型機器人等。機器人技術從以前的一無所知，到逐漸引進，從初步引進到不斷改革，我們對于機器人技術的研究不斷深入。我們深信，在不久的未來，會有許許多多高智能，富有情感的機器人出現(xiàn)在我們的生活中，為我們的生活生產(chǎn)更好地服務[5]。

三、仿生機器人

目前，仿生機器人的研究不斷深入，已經(jīng)出現(xiàn)了多種多樣的仿生機器人，主要分為3大類：仿生物、仿人和生物機器人。仿生機器人憑借其靈敏的感知系統(tǒng)以及以及靈巧的行為能力對人類的科學研究以及生產(chǎn)勞作起到了十分有利的作用，所以，我國很早就已經(jīng)開展了對于仿生機器人的研究。國內(nèi)許多高校以及科研院所都進行了仿生機器人的研究：在國家“863”智能機器人主題大力支持下，北航機器人研究所研制出了能實現(xiàn)簡單操作作業(yè)和抓持的3指9自由度仿生手。仿生機器人在娛樂、服務，甚至軍事上都有很大的發(fā)展?jié)摿Γ壳埃呀?jīng)成為21世紀機器人研究的重點研究對象。

四、醫(yī)療與康復機器人

歐美的許多發(fā)達國家首先開展了對于康復機器人的研發(fā)，而我國在此方面的速度相比起來卻發(fā)展較晚，目前，主要有一些研究所，高校以及一小部分企業(yè)正在開展康復機器人的研究。哈工程機電一體化實驗室對康復機器人領域的研究較為深入，其已經(jīng)研制出十分優(yōu)秀的下肢康復訓練機器人，此機器人可以模擬踝關節(jié)的運動姿態(tài)等規(guī)律、正常人的行走步態(tài).清華大學的康復工程研究中心對下肢訓練器研究也比較先進，做了一定的深入探索，開發(fā)出肌電反饋控制康復器設備等優(yōu)秀的康復機器人。我國的一部分公司如浙江金華、北京寶達華等企業(yè)也不斷致力于我國的康復機器人技術的發(fā)展，我國的康復機器人市場前景廣闊，就有很好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

五、結(jié)語

我國機器人的發(fā)展速度不可同日而語，通過查找文獻，看到許多前沿的機器人，也看到了發(fā)達國家在機器人方面的成績，認識到機器人行業(yè)對各行各業(yè)的幫助，深受啟發(fā)。我相信，在我國的大力支持下，機器人產(chǎn)業(yè)一定能給我們的生產(chǎn)生活帶來極大的便利。

參考文獻

[1]InternationalFederationofRobotics.Servicerobots[EB/OL].[2013-06-09].http：//ifr.org/service-robots/.

[2]徐揚生.智能機器人引領高新技術發(fā)展.科學時報，2010-08-12

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1.1.1 課題研究背景

本課題屬于設計性課題。21世紀人類已進入信息社會，汽車及交通也已邁入信息時代。當前信息技術在汽車及交通領域中的應用項目相當多，發(fā)展速度可以說是“日新月異”,各種媒體多有報道。

可大致歸納為4個方面，即車輛安全系統(tǒng)，網(wǎng)絡、通訊及導航系統(tǒng)，智能交通系統(tǒng)和移動多媒體系統(tǒng)。隨著汽車的日益普及, 停車場越來越擁擠, 車輛常常需要在停車場穿行、掉頭或倒車。由于這些低速行駛的車輛與其它車輛非常接近, 駕駛員的視野頗受限制, 碰撞和拖掛的事故時有發(fā)生, 在夜間時則更顯突出。車輛安全系統(tǒng)通過應用電子信息技術，使車輛實現(xiàn)高智能化，極大地改善車輛人機系統(tǒng)的安全性，以避免事故的發(fā)生和減少傷害程度。

1.1.2 選題的目的及意義

本課題把硬件電路和電路軟件有機的結(jié)合起來，完成汽車倒車報警系統(tǒng)的設計，能夠了解單片機技術的現(xiàn)狀，而且通過對電路系統(tǒng)的設計，學習掌握了數(shù)字電路從原理圖到PCB版的全部過程，形成完善的設計思路以及思想，并通過對汽車倒車超聲波報警器的軟件設計的過程，鍛煉應用C以及相關匯編語言等軟件設計電路程序的能力為以后參與實際工作奠定良好的設計基礎。

本課題要求使用現(xiàn)在應用非常廣泛的計算機軟件PROTEL，隨著計算機技術的發(fā)展，計算機軟件在電路設計中的應用越來越廣泛， Protel是人們熟悉的常用EDA軟件。作為電路設計自動化（EDA）的一種工具，Protel應用于電路原理圖設計、電路板設計等，它基于Windows環(huán)境，功能強大，人機界面友好，能讓人們在具有最完整的功能環(huán)境下，提升設計上的品質(zhì)和效率。本課題將要求Protel在電路設計中的應用，包括電路原理圖設計和印刷電路板設計以及設計過程中遇到的問題和解決方法。這樣使學生也能將所學與所用有機結(jié)合起來，在步入工作崗位之前得到全方位的工程設計訓練。

通過對汽車倒車報警電路的設計能初步具有用PROTEL軟件設計電路原理圖以及電路版圖的能力。與實際電路相結(jié)合，通過理論聯(lián)系實際的方法，使所學的知識通過自己設計思考真正應用到實踐中。

微波探測技術在軍用和民用領域里的廣泛使用，使得通過這次畢業(yè)設計所學到的此方面的知識將會有很強的實用性。本設計要求對汽車倒車超聲波報警器進行硬件設計，可以通過完成本次設計，練習PROTEL軟件的使用，增加硬件設計的經(jīng)驗。

隨著社會進步，經(jīng)濟發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，擁有汽車的家庭逐漸增多，交通問題也同時出現(xiàn)了：交通擁擠，各種不同的場合停車、倒車困難。許多非職業(yè)汽車駕駛員更是希望能有一種汽車倒車報警器，在倒車時不斷測量汽車尾部與其后面障礙物的距離，并隨時顯示其距離，在不同的距離范圍內(nèi)發(fā)出不同的報警信號，以提高汽車倒車時的安全性。

汽車倒車超聲波報警器設計就是為了確保駕駛員和汽車的安全，使駕駛員在倒車時能明確與后面車輛、建筑的距離，確保倒車的安全。它具有顯示功能，能夠客觀顯示車后物體與車尾之間的距離。它可望成為新手駕駛員，以及后視不良車輛如大貨車、公共汽車、集裝箱車等車輛駕駛員倒車的好幫手，也可用于夜間輔助倒車及倒車入庫。

1.2 超聲波測距系統(tǒng)研究現(xiàn)狀以及存在的問題

1.2.1 超聲波測距系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

隨著電子技術的發(fā)展，出現(xiàn)了微波雷達測距、激光測距及超聲波測距。前2種方法由于技術難度大，成本高，一般僅用于軍事工業(yè)，而超聲波測距則由于其技術難度相對較低，且成本低廉，適于民用推廣。這項技術也可用于工業(yè)測量領域。由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求，因此在移動機器人的研制上也得到了廣泛的應用。隨著自動測量和微機技術的發(fā)展，超聲波測距的理論已經(jīng)成熟，超聲波測距的應用也非常廣泛。超聲測距是一種非接觸式的檢測方式。與其它方法相比，如電磁的或光學的方法，它不受光線、被測對象顏色等影響。對于被測物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下有一定的適應能力。因此在液位測量、機械手控制、車輛自動導航、物體識別等方面有廣泛應用。特別是應用于空氣測距，由于空氣中波速較慢，其回波信號中包含的沿傳播方向上的結(jié)構(gòu)信息很容易檢測出來，具有很高的分辨力，因而其準確度也較其它方法為高；而且超聲波傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、信號處理可靠等特點。因此本設計也是利用超聲波來測量距離。

1.2.2 探測盲區(qū)問題

超聲波從發(fā)射到接收的時間間隔是由控制器內(nèi)部的定時器來完成的。由于發(fā)射器探頭與接收器探頭的距離不大，有部分波未經(jīng)被測物就直接繞射到接收器上，造成發(fā)送部分與接受部分的直接串擾問題。這一干擾問題可通過軟件編程，使控制器不讀取接收器在從發(fā)射開始到"虛假反射波"結(jié)束的時間段里的信號。這樣，就有效的避免了干擾，但另一方面也形成了20cm的“盲區(qū)”。此“盲區(qū)”很小，對本系統(tǒng)沒有影響。

1.3 論文的主要內(nèi)容

論文將介紹超聲波測距系統(tǒng)設計的方案選擇與硬件的設計與調(diào)試。全文共分為五章，本章介紹了超聲波測距系統(tǒng)設計的研究現(xiàn)狀和本課題的選題目的與意義；第二章介紹超聲波測距系統(tǒng)的總體設計方案，并對每個模塊進行了方案論證與選擇；第三章介紹了超聲波測距系統(tǒng)的原理；第四章介紹了各單元模塊的硬件電路設計與實現(xiàn)；第五章介紹了系統(tǒng)的調(diào)試過程和調(diào)試結(jié)果，最后總結(jié)了整個設計中有待改進的地方。

 

第二章 超聲波測距系統(tǒng)的原理

2.1 超聲波的測距原理

2.1.1 測距的電路原理框圖

構(gòu)成超聲測距系統(tǒng)的電路功能模塊包括發(fā)射電路、接收電路、顯示電路、核心功能模塊單片機控制器及一些輔助電路。

采取收發(fā)分離方式有兩個好處：一是收發(fā)信號不會混疊，接收探頭所接收到的純?yōu)榉瓷湫盘枺欢菍⒔邮仗筋^放置在合適位置，可以避免超聲波在物體表面反射時造成的各種損失和干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。

根據(jù)設計要求并綜合各方面因素，選擇了西安立宇電子科技有限公司的超聲波測距傳感器TCT40－16T/R（T表示發(fā)射傳感器，R表示接收傳感器），最大探測距離為6m，發(fā)射擴散角為60度。同時，采用單片機作 為主控制器，用動態(tài)掃描法實現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動信號用單片機的定時器完成，超聲波測距器的系統(tǒng)框圖如下圖2-1所示。

圖2-1 測距的電路原理框圖

通過單片機的I/O口控制超聲波發(fā)射電路發(fā)出40kHz的超聲波，與此同時單片機內(nèi)計數(shù)器開始計時；經(jīng)過延遲后開啟超聲波接收電路，當接收電路收到經(jīng)障礙物反射的回波后，計數(shù)器計時結(jié)束。通過單片機計算出即時距離，在顯示電路顯示出來，若低于警戒距離則開啟報警。

2.1.2 工作原理

人能聽到的聲音頻率為：20Hz~20kHz，即為可聽聲波，超出此頻率范圍的聲音，即20Hz以下的聲音稱為低頻聲波，20kHz以上的聲音稱為超聲波。超聲波是一種只有少數(shù)生物（如蝙蝠、海豚）才能感覺的機械波，其頻率在20kHz以上，波長短，繞射小、能定向傳播。

超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強。為此，利用超聲波的這種性能就可制成超聲波傳感器。

本設計采用的超聲波是40kHz。超聲波的縱向分辨率較高，對色彩和光照度不敏感，對外界光線和電磁場不敏感，可以用于測量較近目標的距離。本設計采用的超聲波傳感器往返距離為15m，在有灰塵、煙霧、強磁場干擾、有毒等各種環(huán)境下都能穩(wěn)定工作。

超聲測距從原理上可分為共振式、脈沖反射式兩種。由于共振法的應用要求復雜。在這里使用脈沖反射式。超聲波測距原理是通過超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時。超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為C，而根據(jù)計時器記錄的測出發(fā)射和接收回波的時間差 就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離L。超聲波測距的算法原理如圖2-2所示：

 

圖2-2  超聲波測距的算法原理圖

計算公式為：

 C= 331. 5 + 0. 607 T                  （2-1）

式中：C為超聲波在空氣中傳播速度；T為環(huán)境溫度。

        L=                     （2-2）

式中：C為被測距離； 為發(fā)射超聲脈沖與接收其回波的時間差； 為超聲回波接收時刻； 為超聲脈沖發(fā)射時刻。用單片機可以很方便地測量 時刻和 時刻，根據(jù)以上公式，用軟件編程即可得到被測距離L。

這就是所謂的時間差測距法。由于超聲波也是一種聲波，其聲速C與溫度有關，表2-1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時，如果溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ?/p>

表2-1  聲速與溫度關系表

溫度(℃)  30

 20

 10

0 10 20 30 100

聲速(米／秒) 313 319 325 323 338 344 349 386

聲速確定后，只要測得超聲波往返的時間，即可求得距離。這就是超聲波測距系統(tǒng)的機理。本設計認為在實際使用中的環(huán)境溫度變化不大，對距離檢測精度要求也不高，將超聲波波速C認為是不變的常數(shù)。

另一種補償方法就是用查表法，查上面溫度與聲速的對應表，再適當插值補償。這種方法精確度較高。在這里考慮到設計上的簡易性，沒有進行補償，能達到簡單應用的基本要求。

該系統(tǒng)的工作原理：由微機編程送出40kHz頻率的方波信號至信號處理器，信號處理器通過兩級放大，再經(jīng)過壓電換能器將信號發(fā)射出去，該信號遇到障礙物反射回來在此稱為回波。同時，壓電換能器將接收的回波，通過信號處理的檢波放大、積分整形及一系列常見電路的處理，送至微機處理。顯示器的聲音告警頻率、發(fā)光二極管方位指示及障礙物距超聲波探頭的距離顯示均由單片機控制。

2.1.3 超聲波測距的工作方式

利用超聲波測距的工作，就可以根據(jù)測量發(fā)射波與反射波之間的時間間隔，從而達到測量距離的作用。其主要有三種測距方法：

•相位檢測法，相位檢測法雖然精度高,但檢測范圍有限。

•聲波幅值檢測法，聲波幅值檢測法易受反射波的影響。

•渡越時間檢測法，渡越時間檢測法的工作方式簡單，直觀，在硬件控制和軟件設計上都非常容易實現(xiàn)。其原理為：檢測從發(fā)射傳感器發(fā)射超聲波，經(jīng)氣體介質(zhì)傳播到接收傳感器的時間，這個時間就是渡越時間。

本設計的超聲波測距就是使用了渡越時間檢測法。在移動車輛中應用的超聲波傳感器，是利用超聲波在空氣中的定向傳播和固體反射特性（縱波），通過接收自身發(fā)射的超聲波反射信號，根據(jù)超聲波發(fā)出及回波接收的時間差和傳播速度，計算傳播距離，從而得到障礙物到車輛的距離。

2.1.4 信號處理技術

測量過程是由單片機部分和超聲波信號處理電路共同完成的，一次測量的全過程為40ms。發(fā)射時，將40kHz的超聲波信號和一個同步脈沖信號加到與門，同步脈沖信號通過與門控制發(fā)射超聲波。單片機將同步脈沖的起始時刻定為 ， 超聲波接收電路將接收到的信號加到單片機中，若檢測到信號，則記下該時刻 ，由時間差  =    ，即可算得障礙物與超聲探頭之間的距離。若單片機系統(tǒng)接收不到超聲波回波信號，則到40 ms時重復上述過程開始下一輪的循環(huán)。

在超聲波發(fā)出后，如果直接進入檢測狀態(tài)，則勢必浪費時間，因為此系統(tǒng)有最小測量距離，當距離最小時，即為時間差 最小，記為  ，所以此時間可以用來處理別的數(shù)據(jù)。本設計中計算子程序就是在此時間里完成的，這樣就節(jié)省了一些時間。

2.2 超聲波探頭的主要作用

•探頭是一個電聲換能器，并能將返回來的聲波轉(zhuǎn)換成電脈沖；

•控制超聲波的傳播方向和能量集中的程度，當改變探頭入射角或改變超聲波的擴散角時，可使聲波的主要能量按不同的角度射入介質(zhì)內(nèi)部或改變聲波的指向性，提高分辨率；

•實現(xiàn)波型轉(zhuǎn)換；

•控制工作頻率，適用于不同的工作條件。

2.3 小結(jié)

本章介紹了超聲波測距系統(tǒng)的測距原理、超聲波測距的工作方式以及測距中如何進行信號處理優(yōu)化，并闡述了超聲波測距的基本概念理論基礎、設計計算的主要方法和內(nèi)容

第三章 汽車倒車超聲波報警器設計方案比較與選擇

3.1 汽車倒車超聲波報警器的總體方案設計

3.1.1 方案的擬定條件

本設計首先要根據(jù)畢業(yè)設計任務書中的要求（最大測距6m，最小測距0.20m，顯示分辨率0.02m，實時數(shù)字顯示測得的距離；在不同的距離范圍內(nèi)發(fā)出不同的聲光報警信號；駕駛員可根據(jù)個人需要調(diào)整設置報警距離．本報警器與其它報警器相比具有功能多、電路簡單、操作簡便、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點）來進行器件選擇，如諧振頻率是多少，帶寬為多少，Q值、聲壓輸出、波束指向性、電容、驅(qū)動電壓、功率是多少才能達到設計要求，在什么樣的 環(huán)境特性下才能正常工作，市場上是否容易找到，便宜且應用較廣否，這些都是需要考慮的問題。只有在這樣的條件下，方案才能順利確定，設計才能順利展開。

3.1.2 模型的建立

汽車倒車雷達是利用超聲波測距原理，不斷測量汽車尾部與其后面障礙物的距離，在一定距離范圍內(nèi)給駕駛者以警示，同時由高亮度數(shù)碼管顯示出所測的距離值，提高汽車在倒車時的安全性。超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，可由單片機測出從發(fā)射到接收到回波的時間，計算出障礙物到汽車尾部的距離S=CT/2，式中C為超聲波波速。盡管超聲波波速與環(huán)境溫度有關，但汽車倒車雷達在實際使用中的環(huán)境溫度變化不大，對距離檢測精度要求也不高，將超聲波波速C認為是不變的常數(shù)。

測距系統(tǒng)模型應如圖3-1所示。

3.2 超聲波測距系統(tǒng)的器件選擇

3.2.1 微控制器的選擇

單片機是本檢測系統(tǒng)的核心，它完成系統(tǒng)的功能設定、測量對象選擇、信號處理存儲、驅(qū)動LED顯示等功能。起初對于是選擇AT89S51芯片，還是AT89C51芯片舉棋不定，覺得二者區(qū)別不大，后來查閱相關資料發(fā)現(xiàn)AT89S51相對于AT89C51增加了很多新功能，性能有了較大提升，價格卻基本不變，甚至比89C51更低。

     圖3-1 測距模型

•AT89S51支持ISP在線編程功能，串行寫入、速度更快、穩(wěn)定性更好，燒寫電壓也僅僅需要4～5V 即可。這個功能的優(yōu)勢在于改寫單片機存儲器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離，是一個強大易用的功能。而AT89C51只支持并行寫入，同時需要VPP燒寫高壓。

•最高工作頻率為33MHz，大家都知道89C51的極限工作頻率是24M，就是說S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計算速度。

•燒寫壽命更長：89S5*標稱的1000次，實際最少是1000次～10000次，這樣更有利初學者反復燒寫，減低學習成本。綜合上面的一些區(qū)別，個人認為89C51的停止使用只是時間問題而已，就象當年的8031。

•內(nèi)部集成看門狗計時器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計時器單元電路。

•雙數(shù)據(jù)指示器。

•電源關閉標識及電源范圍：89S5*電源范圍寬達4～5.5V，而89C5*系列在低于4.8V和高于5.3V 的時候則無法正常工作。

•全新的加密算法，這使得對于89S51的解密變?yōu)椴豢赡埽绦虻谋Ｃ苄源蟠蠹訌姡@樣就可以有效的保護知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。

•兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容產(chǎn)品。也就是說所有教科書、網(wǎng)絡教程上的程序（不論教科書上采用的單片機是8051還是89C51還是MCS-51等等），在89S51上一樣可以照常運行，這就是所謂的向下兼容。

此外，AT89S51設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。

比較結(jié)果：就如同INTEL的P3向P4升級一樣，雖然都可以跑Windows98，不過速度是不同的。從AT89C51升級到AT89S51，也是同理。和S51比起來，C51就要遜色一些，實際應用市場方面技術的進步是永遠向前的。

3.2.2 顯示模塊器件的選擇

在單片機小系統(tǒng)中，顯示模塊可以反映系統(tǒng)工作和運行結(jié)果，在系統(tǒng)中占有相當重要地位。常用的顯示有：LED顯示和LCD顯示。

•LED顯示的硬件電路設計簡單、價格便宜，缺點是顯示消耗的電流較高，體積大，在低功耗手持式儀器中很少使用。

•LCD顯示具有低功耗、體積小特點，越來越多地應用于以單片機為核心的便攜式儀表和測試儀中。采用LCD來顯示檢測到的溫濕度參數(shù)，降低系統(tǒng)功耗。

本設計顯示部分采用簡單的4位共陽LED數(shù)碼管，段碼驅(qū)動用74LS245集成電路，位碼用S8550（也可用9012）三極管驅(qū)動。

3.2.3 超聲波傳感器的選擇

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等方面。

    以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲波換能器，或者超聲波探頭。

    超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測作用。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射、一個探頭接收）等。

    超聲波探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能是不同的，使用前必須預先了解它的性能。超聲波傳感器的主要性能指標包括：

•工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，輸出的能量最大，靈敏度也最高。

•工作溫度。由于壓電材料的居里點一般比較高，特別時診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不失效。醫(yī)療用的超聲波探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設備。

•靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。

為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設計和制成了許多超聲波發(fā)生器。總體上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。

本次設計就選用壓電式超聲波發(fā)生器，壓電式超聲波發(fā)生器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會 發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。

圖3-2  超聲波換能器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

超聲波發(fā)射換能器與接收換能器其結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時應分清器件上的標志（一般器件上有標明是T還是R，T：發(fā)射換能器，R：接受換能器）。超聲波換能器外部結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。

 

圖3-3  超聲波換能器外部結(jié)構(gòu)

每個傳感器的中心頻率都存在一定的誤差，在40kHz左右波動。而且超聲波傳感器發(fā)射波束時存在發(fā)散角問題，一般發(fā)散角都比較大，從而導致了方向性較差。同時，隨著傳播距離的增大，在不同的發(fā)散角上信號衰減的程度也有變化。它在空氣中的發(fā)散角及耗散性如圖3-4所示。

 

圖3-4  發(fā)散角與耗散性

3.3 小結(jié)

本章介紹了超聲波測距系統(tǒng)的工作原理和超聲波測距系統(tǒng)微控制器的特點，提出了超聲波測距設計的總體方案，對各功能模塊的方案進行了比較，分析了常用的傳感器，選定了超聲波測距系統(tǒng)設計所需的器件。

第四章 超聲波測距系統(tǒng)的硬件設計

4.1 硬件設計工具平臺簡介

電路及PCB設計是EDA技術中的一個重要內(nèi)容，而EDA技術是現(xiàn)代電子工程領域的一門新技術，它提供了基于計算機和信息技術的電路系統(tǒng)設計方法。Protel是其中比較杰出的一個軟件，在國內(nèi)流行最早、應用面最寬。Protel DXP是Altium（Protel Technology前身）公司在2002年8月推出的一套最新Protel DXP電路板設計軟件平臺。該平臺運行與Windows XP/2000操作系統(tǒng)。Protel DXP不僅繼承了Protel系列產(chǎn)品的優(yōu)點，更重要的是將所有設計工具集成于設計系統(tǒng)一身。通過把設計輸入仿真、PCB繪制仿真、拓撲自動布線、信號完整性分析和設計輸出等技術的完美融合，為用戶提供了全程的設計解決方案，使用戶可以輕松的進行各種復雜的電路板設計。

使用Protel DXP設計印刷電路板的第一步就是要設計電路原理圖，只有正確設計電路原理圖，生成相應的網(wǎng)絡表之后才能生成PCB文件。在設計時，先分析系統(tǒng)，在進行模塊化的設計，將各部分電路分別設計，得到個模塊電路，在通過融合，實現(xiàn)整體電路的設計，還可以將所有模塊在一張比較大的圖紙上全部畫出來，但在同一張紙以模塊的形式分別設計電路圖，這樣在設計過程中思維比較清晰，設計過程比較簡單，而且更容易檢查錯誤。原理圖的設計相對簡單，在設計完成后要先通過編譯無誤后才生成網(wǎng)絡表，原理圖常見錯誤有：

•管腳沒有接入信號；

•放置導線時Wire與繪圖工具中Line混用，Wire具有電氣特性而Line不具有；

•元件放到圖紙界外；

•創(chuàng)建的工程文件網(wǎng)絡表只能部分調(diào)入PCB：生成netlist時沒有選擇為global；

在設計好原理圖，通過編譯檢查，生成了網(wǎng)絡表之后的工作就是繪制PCB板圖了。在導入網(wǎng)絡表之前，要確定原理圖中的元件都有PCB封裝。如果使用的器件在Protel DXP軟件的PCB庫中是沒有封裝的，那就要求自己按照器件的技術手冊封裝所需元件了。在封裝PCB元件是應注意以下幾點：

•原理圖中所填元件的封裝要與PCB元件庫中的名稱一致。

•原理圖中元件的引腳名稱要與PCB元件庫中的引腳名稱一致。

•直插式元件封裝的孔要比元件的實際尺寸稍微大些，貼片元件的引腳封裝應在條件允許的范圍內(nèi)盡量加寬、加長，這樣才有利于焊接。

完成以上幾步后，將網(wǎng)絡表導入到PCB文件中，生成PCB板圖。在導入網(wǎng)絡表的時候通常會出現(xiàn)以下的錯誤：

•原理圖中的元件使用了PCB庫中沒有的封裝。

•原理圖中的元件使用了PCB庫中名稱不一致的封裝。

•原理圖中的元件使用了PCB庫中pin number不一致的封裝。

網(wǎng)絡表成功導入PCB文件之后對器件進行布局，元件的布局有自動布局和手工布局兩中方式，由于自動布局的效果往往不能令人滿意，所以一般都需要進行手工調(diào)整。良好的布局可以降低PCB布線的難度。布局應遵循以下一般原則：

首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后，再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。

在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則：

①盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。

②某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。

③重量超過15g的元器件、應當用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應裝在整機的機箱底板上，且應考慮散熱問題，熱敏元件應遠離發(fā)熱元件。

④對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關等可調(diào)元件的布局應考慮整機的結(jié)構(gòu)要求。若是機內(nèi)調(diào)節(jié)，應放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方；若是機外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應。

⑤應留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。

根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則：

①按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。

②以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件應均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。

③在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應盡可能使元器件平行排列，這樣，不但美觀，而且裝焊容易，也易于批量生產(chǎn)。

④位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形，長寬比為3：2或4：3。電路板面尺寸大于200×150mm時，應考慮電路板所受的機械強度。

布線的方式也有兩種：自動布線及手工布線，自動布線效率高，但有時布線的結(jié)果不盡如人意，這是因為自動布線的功能主要是實現(xiàn)電氣網(wǎng)絡之間的連接。在自動布線的實施過程中，很少考慮到特殊的電氣、物理和散熱等要求，因此必須通過手工來進行調(diào)整，使電路板既能實現(xiàn)正確的電氣連接，又能滿足用戶的設計要求。手工調(diào)整布線的最簡便的方法是對不合 理的布線，采取先拆線，后手工布線。在布線的過程中應注意的問題有：

•輸入端與輸出端的邊線應避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。

•盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的寬度關系是：地線＞電源線＞信號線，通常信號線寬為：0.2～0.3mm,最經(jīng)細寬度可達0.05～0.07mm,電源線為1.2～2.5 mm。對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導線組成一個回路, 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用) 用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。

焊盤時，焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于(d+1.2)mm，其中d為引線孔徑。對高密度的數(shù)字電路，焊盤最小直徑可取(d+1.0)mm。

此外，還應注意以下兩點：

•在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時，操作它們時均會產(chǎn)生較大火花放電，必須采用RC電路來吸收放電電流，一般R取1~2K，C取2.2~47uF。

•CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應，因此在使用時對不用端要接地或接正電源。

4.2 超聲波測距系統(tǒng)的硬件設計

51系列單片機中典型芯片(如AT89S51) 采用40引腳雙列直插封裝(DIP)形式，內(nèi)部由CPU，4kB的ROM，256B的RAM，2個16b的定時/計數(shù)器T0和T1，4個8b的I/O端口P0、P1、P2、P3，一個全雙功串行通信口等組成。特別是該系列單片機片內(nèi)的Flash可編程、可擦除只讀存儲器( PROM )，使其在實際中有著十分廣泛的用途, 在便攜式、省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中更為有用。該系列單片機引腳圖如圖4-1所示，同時也為了對下面超聲波測距系統(tǒng)的硬件設計進行更清楚的敘述，對其引腳標了號。

51系列單片機提供以下功能: 4kB存儲器；256BRAM；32條I/O 線；2個16b定時/計數(shù)器；5個2級中斷源；1個全雙向的串行口以及時鐘電路。

空閑方式: CPU 停止工作，而讓RAM、定時/計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。

掉電方式: 保存RAM的內(nèi)容, 振蕩器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件復位。

51系列單片機為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法。充分利用他的片內(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測距系統(tǒng)。

 

圖4-1  AT89S51引腳圖

4.2.1 超聲波發(fā)射電路的設計

超聲波發(fā)射電路原理圖如圖4-2所示。

設計原理：發(fā)射電路主要由反向器74LS04和超聲波換能器T構(gòu)成，AT89S51單片機P1.0端口輸出的40kHz方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極。用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。

輸出端采用兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。上拉電阻R8、R9一方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時間。

在實驗制作和電路改進中，為了增加測量效果，可以考慮提高接收的靈敏度，但是靈敏度也并不是越高就越好。接收靈敏度過高，容易引起自激，結(jié)果反而不好，其實可以從增加發(fā)射功率方面著手，只要在發(fā)射頭兩端加個線圈。線圈可以用0.01mm的銅絲在小磁環(huán)繞成大致初級10匝，次級40匝左右。

  

圖4-2  超聲波發(fā)射電路

4.2.2 超聲波檢測接收電路的設計

本超聲波測距儀的接收電路采用集成塊CX20106A，其總放大增益為80db 以保證7腳輸出的控制脈沖序列信號幅度在3.5-5V以內(nèi)。超聲接收換能器UCM-40R接收到的信號經(jīng)C9電容耦合至輸入端1腳，總增益大小由2腳接收器R、C決定。R越小，C越大增益越高，C9選值過大將造成頻率響應變差，為了兼顧總增益和頻率特性R14取4.7 ，C17取3.3μF，3 腳C為檢波電容，選3.3μF，當其容量減小時，瞬態(tài)響應，靈敏度會有所提高，但檢波輸出脈沖寬度變動也較大。帶通濾波特性，可由5腳R15電阻決定其值在210K-220K間調(diào)整，本設計R15定為200K。用金屬膜電阻調(diào)試，若其阻值偏差過大，中心頻率也將相對偏移。所以當信號經(jīng)過帶通濾波器時，增益將大大降低，6腳C6電容為比較積分電容，7腳R16為輸出負載電阻，104pF電容C11為電源濾波元件，當電容容量減小或失效時，將造成濾波不良，可能干擾接收輸入端。超聲波接收電路如圖4-3所示。

CX20106是紅外遙控接收前置放大雙極性電路，引腳意義如下：

1 IN    遙控信號輸入端(此腳與地之間接紅外線接收二極管

2      前置放大器頻率特性和增益設定(此腳與地之間接RC串連電路)

3     接檢波電容

4 GND   接地

5      設定帶通濾波器的中心頻率(此腳與電源間接電阻)

6      外接積分電容

7 OUT   遙控指令輸出端

8      外接電源

典型電壓5V，典型功耗9mW。帶通濾波器的中心頻率可由電阻調(diào)節(jié)，范圍30－60kHz。配套使用型號為M50462AP。

 

圖4-3  超聲波接收電路

4.2.3 超聲波蜂鳴報警電路的設計

蜂鳴報警電路是采用揚聲器來對所設置的報警距離實施報警，以向駕駛員提出警示。

本系統(tǒng)可以設定距離值，當大于或小于設定值時將發(fā)出控制信號。當小于設定值時，進入蜂鳴報警狀態(tài)，通過一個NPN晶體管來驅(qū)動蜂鳴器，不需要復雜的濾波和放大電路，具有自動平滑功能，蜂鳴器鳴響。

超聲波蜂鳴報警電路如圖4-4所示。

 

圖4-4  超聲波蜂鳴報警電路

4.2.4 超聲波系統(tǒng)鍵盤電路的設計

鍵盤電路是用來對最大測距、最小測距以及有關參數(shù)進行設置。

鍵盤輸入：開啟值30-1000厘米，關閉值30-1000厘米（在該范圍內(nèi)任意設置）。本系統(tǒng)由一個按鍵 啟動/停止系統(tǒng)，由三個按鍵設定距離值： 的作用是進入和退出設定， 和 ：分別是向上加值和向下減值，每按一次加或減一厘米，由數(shù)碼管輸出顯示。超聲波系統(tǒng)鍵盤電路如圖4-5示。

 

圖4-5  超聲波系統(tǒng)鍵盤電路

4.2.5 超聲波濾波整流電路的設計

超聲波濾波整流電路如圖4-6所示。該電路是用來把反射信號轉(zhuǎn)換為標準電平信號，通過整形把檢波后得到的不標準的脈沖波整形為標準脈沖波。

信號整形電路：當接收到的信號從信號篩選電路中出來之后是一個很不規(guī)則的方波信號，希望最好得到一脈沖信號，經(jīng)過此部分電路處理過后再送進單片機中進行處理運算。

因為多諧振蕩器中有高頻分量噪聲，所以通過低通濾波器將高頻噪聲濾掉。本信號篩選電路在整個電路中可以說起到非常重要的作用，通過對它的適當調(diào)整，可以有效地濾除由于外界干擾帶來的非超聲波信號進入超聲波接收系統(tǒng)，從而大 大提高了本電路的抗干擾性。

 

圖4-6  超聲波濾波整流電路

4.2.6 時鐘和復位電路設計

（1）復位電路的設計

在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機復位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復位。復位后P0－P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當復位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為ROM的00H處開始運行程序。復位操作不會對內(nèi)部RAM有所影響。

（2）時鐘電路的設計

時鐘振蕩器：

AT89S51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。

外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1，C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。對外接電容C20，C25雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用30pF 10pF ,而使用陶瓷諧振器建議選擇40pF 10pF。

可以采用外部時鐘。這種情況下，外部時鐘接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。

由于外部時鐘信號是通過一個二分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊的要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產(chǎn)品技術條件的要求。時鐘復位電路如圖4-7所示：

 

圖4-7  時鐘和復位電路

4.2.7 擴展顯示電路的設計

回波經(jīng)過AT89S51對接收到的信息進行處理后，被測的距離在LED上顯示。

顯示電路采用簡單實用的四位一體共陽極LED數(shù)碼管顯示所測距離值，顯示電平使用低電平有效。段碼用74LS245驅(qū)動，外接升壓電阻。位碼用PNP三極管8550（可用9012替代）驅(qū)動。顯示電路如圖4-8所示。

數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示，動態(tài)掃描顯示的好處是對CPU的I/O口要求較少，但對電路的干擾較大，注意PCB板的布線和對接收放大電源的穩(wěn)定性要進行補償處理，否則對其影響很大。

74LS245雙向總線接收器簡要說明：74LS245為三態(tài)輸出的八組總線收發(fā)器，其主要電器特性的典型值如表4-1所示(不同廠家具體值有差別)。

表4-1  74LS245電器特性

 

 

 

 

74LS245 8ns 8ns 275mW

引出端符號：A     A總線端

B     B總線端

      三態(tài)允許端(低電平有效)

DIR   方向控制端

極限值：電源電壓 …………………………………………. 7V

輸入電壓 …………………………………………. 7V

輸出高阻態(tài)時高電平電壓 ……………………… 5.5V

工作環(huán)境溫度：74LS245 ………………………………….……… 0~70℃

存儲溫度 ………………………………………-65~150℃

 

圖4-8  顯示電路

4.3 小結(jié)

本章首先介紹了做設計的硬件設計工具Protel DXP，然后對超聲波測距系統(tǒng)的硬件各電路功能模塊包括發(fā)射電路、接收電路、顯示電路、核心功能模塊單片機控制器及一些輔助電路進行了詳細的敘述，給出了詳細的原理圖。

本系統(tǒng)利用AT89S51產(chǎn)生40kHz的頻率驅(qū)動超聲波換能器的發(fā)射頭，接收頭收到信號后，經(jīng)CX20106A芯片進行放大、限幅、濾波、整形、比較后輸出低電平送到單片機的外部中斷0申請中斷，單片機響應中斷請求，取得定時器內(nèi)的時間進行距離計算，用四位一體的數(shù)碼管顯示測出的距離，并可根據(jù)設定報警距離進行報警。

 

第五章 超聲波測距系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試與結(jié)論

5.1 系統(tǒng)硬件電路調(diào)試與分析

5.1.1 調(diào)試儀器和內(nèi)容

（1）測試試驗方法：可通過顯示電路實驗、超聲波發(fā)射接收以及測距試驗進行調(diào)試。

測試儀器：示波器，多功能穩(wěn)壓電源，電壓表，秒表。

（2）調(diào)試內(nèi)容

超聲波測距儀的制作和調(diào)試都比較簡單，安裝時探頭時應保持兩換能器中心軸線平行并相距4～8cm，其余元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。根據(jù)測量范圍要求不同，可適當調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容C的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。

系統(tǒng)調(diào)試完后對測量誤差和重復一致性進行多次實驗分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達到實際使用的測量要求。

5.1.2 調(diào)試過程

系統(tǒng)采用模塊化電路設計, 采用較低的外部晶振和中周電路固化的超聲波探頭，數(shù)字和模擬部分電路分開供電，以提高系統(tǒng)抗干擾能力，但由于實際應用中仍存在較多電磁干擾，而回波信號為小信號輸入, 系統(tǒng)調(diào)試中通過硬件補償?shù)姆绞綄﹄娐愤M行了優(yōu)化和調(diào)整，使系統(tǒng)達到了較高的可靠性。

測距系統(tǒng)經(jīng)過檢波等硬件處理后的波形如圖5-1所示：

在檢測時，發(fā)送完檢測脈沖后立刻進行判斷負脈沖的長短，從而確定是否有障礙物存在。無障礙物時負脈沖寬度固定為t1，有障礙物時負脈沖固定為t1+t2，t3為超聲波回波檢測負脈沖。t1、t2的寬度與發(fā)送的脈沖周期數(shù)有關。周波數(shù)越多，t1越寬，檢測距離越遠，反之亦然。T3與T4之間的長度會隨障礙物的距離而先行變化。因此，只要檢測出t1、t2及T3與T4之間的長度即可判斷障礙物距離。

（1）7段數(shù)碼管的測試

LED數(shù)碼有共陽和共陰兩種，把這些LED發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般是拼成一個8字加一個小數(shù)點）而作為一個引腳，就叫共陽的，相反的，就叫共陰的，那么應用時這個腳就分別的接VCC和GND。再把多個這樣的8字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。

    首先，找個電源（3到5伏）和1個1K（幾百的也歐的也行）的電阻，VCC串接個電阻后和GND接在任意2個腳上，組合有很多，但總有一個LED會發(fā)光的找到一個就夠了，然后用GND不動，VCC（串電阻）逐個碰剩下的腳，如果有多個LED（一般是8個），那就是共陰的了。相反用VCC不動，GND逐個碰剩下的腳，如果有多個LED（一般是8個），那就是共陽的了。

（2）發(fā)射器探頭對接收器探頭的影響

超聲波從發(fā)射到接收的時間 間隔是由控制器內(nèi)部的定時器來完成的。由于發(fā)射器探頭與接收器探頭的距離不大，有部分波未經(jīng)被測物就直接繞射到接收器上，造成發(fā)送部分與接受部分的直接串擾問題。這一干擾問題可通過軟件編程，使控制器不讀取接收器在從發(fā)射開始到"虛假反射波"結(jié)束的時間段里的信號。這樣，就有效的避免了干擾，但另一方面也形成了20cm的“盲區(qū)”。此“盲區(qū)”很小，對本系統(tǒng)沒有影響。

（3）調(diào)試注意事項

•超聲波探頭表面嚴禁用手及其它物體觸摸以免產(chǎn)生信號滯后性及損壞。

•在測距中應保證測距儀與被測物體距離為定值，要和被測物體成一條直線，使測得距離讀數(shù)的準確性。

5.1.3 測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析計算

傳感器工作電壓：超聲波傳感器5V

試驗數(shù)據(jù)：簡單搭建電路板并調(diào)試后，對一500mm寬的距離測試，所測數(shù)據(jù)如表5-1所示（單位:mm）。

表5-1  500mm寬的距離測試數(shù)據(jù)

次數(shù) 1 2 3 4 5 平均

測值 500.3 499.8 499.9 500.1 500.0 500.03

該測距系統(tǒng)使用方便、精度高，在一些惡劣環(huán)境，如極易被腐蝕、電解，失去靈敏性等工礦業(yè)現(xiàn)場將大有用武之地。

（1）測試結(jié)果與分析

超聲波測距系統(tǒng)調(diào)試完成后，對系統(tǒng)進行了測試。在超聲波換能器與較大平面(如墻壁面)法線方向一致時，量程為0.07~5.50m，測距盲區(qū)控制在20cm內(nèi)，分辨率為0.01m，實驗中對測量范圍0.07~2.50m內(nèi)的平面物體做了多次測試，測距器的最大誤差不超過1cm，重復一致性很好。因為超聲波具有一定發(fā)散角，所以當在正前方和斜前方都有物體時，會以距發(fā)射器最近的物體作為探測目標。目前此設計可提交于應用于一些動機器人、安全線提示，銀行及取款機的一米線提示等場合。

（2）誤差分析

對系統(tǒng)進行實驗測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在5米范圍內(nèi)，最大誤差在5cm以內(nèi)，且距離越近，誤差越小，限制該系統(tǒng)最大可測距離的因素包括：超聲波的幅度、反射面的質(zhì)地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。

測距誤差主要來源于以下幾個方面：

①氣溫度變化等引起的聲速變化造成的誤差，溫度在-30℃-40℃范圍變化時，傳播速度v的變化范圍為313米/秒-356米/秒，由測距公式可計算出距離值有一定影響，采用聲速預置和傳播介質(zhì)溫度測量結(jié)合的方法對聲速進行修正，可有效地降低溫度變化產(chǎn)生的誤差。

②發(fā)射與脈沖計數(shù)由于響應快慢差異開啟不同步引起的誤差，對此在調(diào)試中通過脈沖計數(shù)值補償進行修正。

③超聲波在傳播過程由于受衍射、散射和吸收等影響衰減導致的誤差，近距離誤差不明顯，距離越遠產(chǎn)生的誤差越大，可適當增大超聲波的發(fā)射功率等來改善。

④發(fā)射和接受前置電路延遲的時間誤差等，發(fā)射前置電路和接收前置電路中采用集成芯片都有時間延遲。對此采取時間增益控制，來減少誤差，由于本裝置對于厘米級的精度已經(jīng)足夠，電路延遲都是納秒數(shù)量級，記數(shù)頻率是40kHz，所以減少一個記數(shù)單位完全可以矯正。針對誤差原因在程序設計及系統(tǒng)調(diào)試中做了相應處理后，收到一定的效果，精度得到一定的提高。

⑤超聲波波束對探測目標的入射角的影響。

⑥超聲波回波聲強與待測距離的遠近有直接關系。

⑦超聲波傳播速度對測距是有影響的。穩(wěn)定準確的超聲波傳播速度是保證測量精度的必要條件，傳播媒質(zhì)的特性，如溫度、壓力、密度對聲速都將產(chǎn)生影響。因此，為了準確地計算距離，應對聲速加以修正，系統(tǒng)程序中采用了軟件補償措施。

（3）誤差改進

由于考慮到體積、成本等因素，本裝置在性能上、功能上還存在不足，有待于進一步提高：

•增加幾路不同方向的超聲波探測或紅外探測器以及溫度補償電路等，可以提高裝置的靈敏度和精度,同時提高可靠性。

•可在裝置中增加一個語音芯片，將蜂鳴報警改為語音說明指示，根據(jù)探測結(jié)果直接報出距離、方位，更便于使用。

•由于受發(fā)射功率及回波檢測靈敏度的限制，探測范圍較小，可增加發(fā)射功率調(diào)節(jié)等電路，以便增大探測范圍，可用于夜間探路、井下探索等。

（4）溫度的補償

由于超聲波也是一種聲波，其聲速C與溫度有關。在使用時，如果溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償?shù)姆椒右孕ＵＢ曀俅_定后，只要測得超聲波往返的時間，即可求得距離。

所以，在超聲波的兩個探頭旁邊可放置溫度傳感器，測出環(huán)境溫度T，由單片機控制器進行軟件修正。

5.2 系統(tǒng)源程序的調(diào)試過程

5.2.1 軟件仿真驗證

本設計采用51匯編語言編寫，用Keil C51編譯和調(diào)試。這里采用光電二極管和光電三極管來代替超聲波發(fā)送探頭和超聲波接收探頭，且空中傳播過程略去仿真。聯(lián)調(diào)仿真后，可見數(shù)字電路的延遲效果比較明顯，所以需要軟件矯正。

由于超聲波探頭存在余震效應, 為避免余震產(chǎn)生的“虛假反射波”超聲測距數(shù)據(jù)的采集與處理錯誤申請中斷，超聲波脈沖發(fā)射后軟件中設置了一段時間的延時，稱為“死區(qū)”時間，“死區(qū)”形成了距離測量中的“盲區(qū)”，由于探頭的性能誤差，運行后要不斷調(diào)整探頭的“死區(qū)”。經(jīng)過應用過程的調(diào)試，本系統(tǒng)的測量“盲區(qū)”控制在20cm內(nèi)，“死區(qū)”時間為115ms，測量誤差為±1cm。

結(jié)  論

本文所設計的倒車雷達系統(tǒng)是保障汽車倒車安全的輔助系統(tǒng)，通過超聲波探頭發(fā)出超聲波，使用高速單片機計算距離，還可加入了溫度補償電路，提高了距離計算的精度。系統(tǒng)安裝的LED可以直觀的顯示溫度和距離，給駕駛員提供了方便。倒車時當汽車與障礙物的距離小于所設定的安全距離時，系統(tǒng)發(fā)出報警，提醒駕駛員，防止汽車的碰撞或擦傷，具有很強的實用性。

整個報警器系統(tǒng)由汽車倒車擋控制，當汽車置于倒車擋時，報警器工作；置于其它擋時，報警器不工作。在環(huán)境溫度為-20～50℃的范圍內(nèi)，測量誤差為幾個厘米，這個誤差能滿足正常倒車的需要。因為本設計所采用的超聲波傳感器的輻射范圍是   60°，所以在安裝時，需在車尾裝3～4個超聲波傳感器，這樣才能覆蓋整個范圍。

利用51系列單片機設計的測距儀便于操作、讀數(shù)直觀。經(jīng)實際測試證明, 該類測距儀工作穩(wěn)定, 能滿足一般近距離測距的要求, 且成本較低、有良好的性價比。

本超聲波測距系統(tǒng)可應用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān) 控，也可用于如液位、井深、管道長度的測量等場合，覺得這次的設計實用性極強。

通過一學期的努力，完成了超聲波測距系統(tǒng)的設計。設計滿足了任務書中的基本要求和擴展要求，軟、硬件設計已達到預期效果。主要完成的工作有：

①學會了使用Protel軟件繪制原理圖和PCB板圖。

②完成了超聲波測距系統(tǒng)的各個功能模塊的硬件設計與調(diào)試。

③已經(jīng)通過系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，距離通過LED顯示出來。

由于時間和能力有限，本次設計還有一些不足之處，主要有以下幾方面：

①由于經(jīng)驗不足，在設計超聲波測距系統(tǒng)的時候，設計原理圖與PCB板圖的時候出現(xiàn)了一些問題。

②在調(diào)試時，顯示的延遲性較大，超聲波探頭太敏感。

本文創(chuàng)新點：

①測試結(jié)果分析可知，本裝置采用較低成本的器件設計制作，且誤差較小，完全滿足汽車倒車的指引作用，具有較高的性價比。

②裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小、性能穩(wěn)定，操作容易、使用方便，可以安裝在不同的載體上，制作成不同的用具，如導盲眼鏡、位移儀、深度儀等，具有一定推廣應用價值。

致  謝

感謝西南科技大學。在這里，我開闊了見識，增長了知識，鍛煉了能力。大學四年的親身體驗讓我更增加了對學校的熱愛。

感謝我的指導老師曾毅對我的辛勤培育。從論文的立題到實驗的設計以及論文的撰寫整個過程無不浸透著老師的心血。他廣博的學識，嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，靈活的思維方式，耐心細致的言傳身教深深感染激勵著我，將使我終身受益。導師不但在學習上給予我耐心細致的指導，在生活中也給了我莫大的關懷，在這里向曾老師表示衷心的感謝。

    感謝大學四年所有指導過的老師。在學習的過程中給了我很多的指導，讓我在理論知識和動手能力上都有很大的提高。

在完成畢業(yè)設計和畢業(yè)論文的過程中，我們寢室的同學給了我很大的幫助，在此向他們表示深深的感謝。

感謝父母二十多年來的養(yǎng)育之恩，讓我順利的完成了四年的大學學業(yè)，并讓我獲取了一定的知識并最終走向社會，為社會貢獻自己!

最后，我要向在百忙之中抽時間對本文進行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位老師表示感謝

參考文獻

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附  錄

附錄1：系統(tǒng)總原理圖

 

附錄2：AT89S51引腳功能

Vcc：電源電壓；GND：地

RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)機器周期以上高電平將使單片機復位。

P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對斷口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。

在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。

在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)。而在程序檢驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。

P1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸出口使用時，因為存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ ）。

Flash編程和程序校驗期間，P1口接受低8位地址。

P2口：P2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸出口使用時，因為存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ ）。

在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問八位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器，P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能存儲器（SFR）區(qū)中R2寄存器）。在整個訪問期間不改變。

FLASH編程或校驗時，P2亦接受地址和其它控制信號

P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的八位雙向I/O口，P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）四個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時。它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（I ）。

P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表③-2所示。P3口還接受一些用于FLASH閃速存儲器和程序校驗的控制信號。

表1  P3口的分配

端口引腳 第二功能

P3.0 RXD（串性輸入口）

P3.1 TXD(串行輸出口)

P3.2  （外中段0）

P3.3  （外中段1）

P3.4  （定時/計數(shù)器0）

P3.5  （定時/計數(shù)器1）

P3.6  （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）

P3.7  （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）

ALE：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低八位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出 固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ ）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令ALE才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE無效。

 ：程序儲存允許（ ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 有效，即輸出兩個脈沖。在次期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 信號不出現(xiàn)。

EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp。當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。

XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。