基于慧魚組件的通訊排障機(jī)器人設(shè)計—控制部分設(shè)計【輪式機(jī)器人總體設(shè)計】
基于慧魚組件的通訊排障機(jī)器人設(shè)計—控制部分設(shè)計【輪式機(jī)器人總體設(shè)計】,輪式機(jī)器人總體設(shè)計,基于慧魚組件的通訊排障機(jī)器人設(shè)計—控制部分設(shè)計【輪式機(jī)器人總體設(shè)計】,基于,組件,通訊,通信,機(jī)器人,設(shè)計,控制,節(jié)制,部分,部份,輪式,總體,整體
開題報告填寫要求
1.開題報告(含“文獻(xiàn)綜述”)作為畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下,由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(論文)工作前期內(nèi)完成,經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效;
2.開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式(可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載)打印,禁止打印在其它紙上后剪貼,完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見;
3.“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文,并直接書寫(或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi),學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量,一般一本參考書最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量(不包括辭典、手冊);
4.有關(guān)年月日等日期的填寫,應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求,一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。
開 題 報 告
1.結(jié)合課題情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,每人撰寫
2000字左右的文獻(xiàn)綜述:
文 獻(xiàn) 綜 述
摘要 本課題對通訊排障機(jī)器人結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,并以德國慧魚公司生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品模型為對象進(jìn)行裝配,同時進(jìn)行編程運(yùn)行,檢驗(yàn)其功能、性能等效果,初步掌握開發(fā)、設(shè)計一個產(chǎn)品的相關(guān)過程,進(jìn)一步綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和各項技能進(jìn)行設(shè)計、分析和解決工程實(shí)際問題的能力,從而完成綜合性的設(shè)計訓(xùn)練過程。
關(guān)鍵詞 通訊 排障 機(jī)器人
1 項目的研究意義
在世界各地,由于自然災(zāi)害、恐怖活動和各種突發(fā)事故等原因,災(zāi)難經(jīng)常發(fā)生。在災(zāi)難救援中,救援人員只有非常短的時間(約48小時)用于在倒塌的廢墟中尋找幸存者,否則發(fā)現(xiàn)幸存者的幾率幾乎為零。在這種緊急而危險的環(huán)境下,救災(zāi)機(jī)器人可以為救援人員提供幫助??墒?,如果當(dāng)這些用來救援的機(jī)器人被發(fā)生的災(zāi)難給破壞掉,或者救援機(jī)器人無法及時達(dá)到受災(zāi)現(xiàn)場,又或者在黑暗地夜里,沒有燈光,沒有通訊信號的災(zāi)難現(xiàn)場,會給機(jī)器人救援帶來麻煩,不能在第一時間內(nèi)救出遇難者。
救災(zāi)機(jī)器人可以利用自身的優(yōu)點(diǎn),能迅速找到遇險者的位置,降低事故危害性,提高救災(zāi)效率具有重大意義,但光有這些還不夠,災(zāi)難往往發(fā)生在黑夜里,沒有燈光,四處漆黑一片,伸手不見五指,只聽見到處都是遇難者發(fā)出的哭叫聲,營救人員無法正確做出判斷,無法到達(dá)指定的地點(diǎn)營救被困人員;再者,發(fā)生的地點(diǎn)許多通訊設(shè)施受到破壞甚至倒塌,以至于沒有通訊信號,使得受災(zāi)情況無法及時反饋,給指揮帶來很大困難。因此,將具有通訊排障于一身的機(jī)器人用于災(zāi)難環(huán)境下輔助“搜索和營救”(SAR)幸存者,是機(jī)器人學(xué)中的一個新興而富有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域[1]。
2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
2.1 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀
在國內(nèi),機(jī)器人的研究剛剛起步,但進(jìn)展很快。中科院沈陽自動化所在2002年研制了一種蛇形機(jī)器人,由16個單自由度關(guān)節(jié)模塊和蛇頭、蛇尾組成,在監(jiān)控系統(tǒng)的無線控制下可實(shí)現(xiàn)蜿蜒前進(jìn)、后退、側(cè)移、翻滾等多種動作,并能通過安裝在蛇頭上的微型攝像頭將現(xiàn)場圖像傳回監(jiān)控系統(tǒng)[11-13]。國防科技大學(xué)在2001年也研制了一種蛇形機(jī)器人。中國礦業(yè)大學(xué)在“211工程”的支持下,已開始研制煤礦救災(zāi)機(jī)器人[2]。
2.2 國外的研究現(xiàn)狀
在國外,機(jī)器人發(fā)展迅速,技術(shù)日益成熟,并進(jìn)入實(shí)用化階段,日本、美國、英國等已開始裝備使用。在災(zāi)難現(xiàn)場中,機(jī)器人應(yīng)能迅速找到幸存者的位置。日本大阪大學(xué)研制出蛇形機(jī)器人,能在高低不平的模擬廢墟上前進(jìn),其頂端帶有一部小型監(jiān)視器,身體部位安裝傳感器,可以在地震后的廢墟里尋找幸存者[8-9]。美國iRobot公司研制了PackBot系列機(jī)器人,能適應(yīng)崎嶇不平的地形環(huán)境和爬樓梯,主要執(zhí)行偵察任務(wù)、尋找幸存者、勘探化學(xué)品泄漏等任務(wù)[3]。 InuKtun公司研制了機(jī)器人MicroVGTV ,機(jī)身可變位,采用電纜控制,含有直視的彩色攝像頭,并帶有微型話筒和揚(yáng)聲器,可用于與壓在廢墟中的幸存者通話,適用于在小的孔洞和空間中執(zhí)行任務(wù)[4-7]。
3 設(shè)計方案
3.1 設(shè)計目標(biāo)、研究內(nèi)容
設(shè)計目標(biāo):本移動平臺主要用于地震火災(zāi)現(xiàn)場的輔助援救工作,機(jī)械結(jié)構(gòu),各個傳感器以及動力部分是該平臺的基礎(chǔ)和重要組成部分。
研究內(nèi)容:在設(shè)計該機(jī)器人時,應(yīng)從系統(tǒng)總體要求出發(fā),考慮到機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)性,協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)聯(lián),開展頂層設(shè)計,研究綜合集成關(guān)鍵技術(shù)。
3.2 設(shè)計方案
移動機(jī)構(gòu)作為通訊排障機(jī)器人的移動載體,必須具備以下特點(diǎn):一定的移動速度和低能耗;良好的姿態(tài)穩(wěn)定性和高運(yùn)動精度;能夠適應(yīng)各種各樣的地理環(huán)境,有一定的爬坡和排障能力?,F(xiàn)有的機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)主要有:無肢運(yùn)動(以蛇形機(jī)器人為主)、輪式、腿式、輪腿式和履帶式等。輪式機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、輪式滾動摩擦阻力小和機(jī)械效率高等特點(diǎn),但越過壕溝、臺階的能力差;腿式機(jī)器人具有適應(yīng)地形能力強(qiáng)的特點(diǎn),能越過大的壕溝和臺階,其缺點(diǎn)是速度慢;輪腿式機(jī)器人融合腿式機(jī)構(gòu)的地形適應(yīng)能力和輪式機(jī)構(gòu)的高速高效性能,其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜;履帶式機(jī)器人地形適應(yīng)能力強(qiáng),動載荷小,設(shè)計緊湊,其缺點(diǎn)是重量大,能耗大。根據(jù)本題目的設(shè)計要求及技術(shù)特點(diǎn),本次設(shè)計擬選擇輪式移動機(jī)構(gòu)[14-15]。在排障功能上,我們考慮到實(shí)際情況,我們單獨(dú)運(yùn)用一個驅(qū)動馬達(dá)來執(zhí)行,實(shí)現(xiàn)排障功能。在升降臺部分,我們分別布置了獨(dú)立的動力以保證順利完成任務(wù)。
3.3 題目的可行性分析
輪式機(jī)器人地形適應(yīng)能力強(qiáng),動載荷小,設(shè)計緊湊,其缺點(diǎn)是重量輕,能耗小。本次設(shè)計擬選擇輪式移動機(jī)構(gòu)[19-20]。輪式機(jī)器人的一個特殊的特征是非完整系統(tǒng),非完整的含義是,定義系統(tǒng)姿態(tài)的廣義坐標(biāo)的最小數(shù)M,大于其獨(dú)立的廣義速度數(shù)N,也就是M>N。相對于其他移動機(jī)構(gòu)[16-18],其越野機(jī)動性能好,爬坡、越障、跨溝能力強(qiáng),輪式的牽引性能好,有利于發(fā)揮較大的牽引力。相對于步行式行走機(jī)構(gòu):技術(shù)成熟;控制簡單。
前爪張開式的設(shè)計,能夠有效的清除道路上的障礙,我們采用齒輪傳動,再靠鏈條帶動蝸桿,蝸桿傳動的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,工作平穩(wěn),無噪聲,沖擊振動小以及能得到很大的單級傳動比[10]。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 安杰利斯,宋偉剛. 機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)原理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.
[2] 陳懇,楊向東,劉莉. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用[M].北京: 清華大學(xué)出版社,2006.
[3] 秦志強(qiáng),陳偉,王文斌. 基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.
[4] 馬丁,劉榮,等. 機(jī)器人探索[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社,2004.
[5] 劉極峰. 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京: 高等教育出版社,2008.
[6] 周志華,王玨. 機(jī)器人學(xué)習(xí)及其應(yīng)用2009[M].北京:清華大學(xué)出版社,2009.
[7] 王灝, 毛宗源. 機(jī)器人的智能控制方法[M].北京:國防工業(yè)出版社,2002.
[8] McComb,Predko,任宗偉,龐明,王曉宇. 機(jī)器人設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[M].北京:科學(xué)出版社,2008.
[9] 霍偉. 機(jī)器人動力學(xué)與控制[M].北京:高等教育出版社,2005.
[10] 高國富,謝少榮,羅均. 機(jī)器人傳感器及其應(yīng)用[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.
[11] 龔振邦. 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)出版社,1995.
[12] (法)科依費(fèi)特, F,奇羅茲,M.著機(jī)器人技術(shù)導(dǎo)論[M]. 北京:國防科技大學(xué)出版社,1991.
[13] 吳芳美. 機(jī)器人控制基礎(chǔ)[M].中國鐵道出版社,1992.
[14] 熊有倫. 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:華中理工大學(xué)出版社,1996.
[15] 杜德煒. 機(jī)器人基本原理[M].北京:三民書局股份有限公司,1983.
[16] 徐德珠. 機(jī)械工程材料[M].北京:高等教育出版社,1992.
[17] 鄭明新. 工程材料[M].北京:清華大學(xué)出版社,1991.
[18] 戴枝榮. 工程材料[M].北京:高等教育出版社,1992.
[19] 張繼世,劉江. 金屬表面工藝[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995.
[20] 夏立芳.金屬熱處理工藝學(xué)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1986.
開 題 報 告
2.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑):
本課題名叫基于慧魚組件的通訊排障機(jī)器人設(shè)計—控制部分設(shè)計,考慮到機(jī)器人在援救中對環(huán)境的適應(yīng)性,協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)聯(lián)性,以及機(jī)器人自身的強(qiáng)度,能夠在營救過程中順利將幸存者救出,我們主要采用加強(qiáng)機(jī)械結(jié)構(gòu)以及利用所用材料的特性,使機(jī)器人更具實(shí)用性,安全性,耐用性,以及穩(wěn)定性。
開 題 報 告
指導(dǎo)教師意見:
1.對“文獻(xiàn)綜述”的評語:
2.對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(論文)結(jié)果的預(yù)測:
指導(dǎo)教師:
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輪式機(jī)器人總體設(shè)計
基于慧魚組件的通訊排障機(jī)器人設(shè)計—控制部分設(shè)計【輪式機(jī)器人總體設(shè)計】
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