主動適形越障機器人的設(shè)計與特性分析【含3張CAD圖帶開題報告+外文翻譯】
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任務(wù)書題 目 主動適形越障機器人的設(shè)計與特性分析題目來源 教師自擬學生姓名 學 號 專業(yè)班級指導(dǎo)教師 職 稱 講師 教 研 室畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)與要求本課題要求學生利用所學理論和專業(yè)知識，設(shè)計出一種主動適形越障機器人的機構(gòu)。一、畢業(yè)論文應(yīng)完成的主要任務(wù)①調(diào)研，查閱有關(guān)文獻資料，清楚主動適形越障機器人的結(jié)構(gòu)；②分析主動適形越障機器人的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；③根據(jù)主動適形越障機器人的基本原理，對主動適形越障機器人進行構(gòu)思；④進行主動適形越障機器人的機構(gòu)設(shè)計；⑤對主動適形越障機器人繪制 CAD 圖并驗證方案的可行性；⑥根據(jù)主要任務(wù)詳細安排論文進度。二、畢業(yè)論文的基本要求、成果形式及工作量1、論文要求①資料要充分、結(jié)構(gòu)要完整，論述要清晰；②理論分析與計算正確，數(shù)據(jù)準確可靠；③重要數(shù)據(jù)及應(yīng)用他人成果必須要有明確出處；④格式要符合我校論文書寫規(guī)范；⑤按時完成畢業(yè)論文各階段工作，不突襲，不抄襲；⑥每周主動和老師溝通論文工作進度，探討設(shè)計內(nèi)容；⑦形成論文書面周記、論文初稿和論文終稿。2、成果形式及工作量①一份畢業(yè)論文；②機械設(shè)計圖紙（至少零件圖和裝配圖一張 A1 或兩張 A2） ；③2500 字的相關(guān)外文資料翻譯。畢業(yè)論文（設(shè)計）工作進程第 1~2 周 2017.12.07~2017.12.29 查（借）閱資料，學習相關(guān)基礎(chǔ)理論和知識，選擇合理的方案并撰寫開題報告。第 3~5 周 2018.01.03~2018.01.22 基本機構(gòu)設(shè)計完成第 5~7 周 2018.1.23~2018.4.15 完整方案設(shè)計完成第 8~9 周 2018.4.16~2018.4.30 撰寫畢業(yè)論文第 10~11 周 2018.5.1~2018.5.13 論文定稿第 12 周 2018.5.14~2018.5.20 整理資料準備答辯指導(dǎo)教師（簽字） 畢業(yè)論文工作組組長（簽字） 學生（簽字） 畢業(yè)論文（設(shè)計）起止時間： 2017 年 12 月 27 日 至 20XX 年 5 月 25 日 注：本表由指導(dǎo)教師填寫，于每學年第 1 學期 18 周，經(jīng)畢業(yè)論文工作組審批，隨畢業(yè)論文裝訂由學院存檔。開題報告論文（設(shè)計）題目 主動適形越障機器人的設(shè)計與特性分析學生姓名 學號 指導(dǎo)教師一、研究目的及意義世界上許多國家都在研制越障機器人、搜救機器人、排爆機器人和反恐機器人等危險作業(yè)機器人。這些機器人都要有一個重要的技術(shù)指標，那就是要滿足適應(yīng)各種各樣環(huán)境的越障，這也成為機器人的一個研究熱點。在世界各地，由于自然災(zāi)害、恐怖襲擊和礦難火災(zāi)等各種原因?qū)е碌臑?zāi)難時有發(fā)生。在救援現(xiàn)場，救援人員的有限時間非常短（48 小時） 。然而搶險救災(zāi)工作卻往往由于設(shè)備技術(shù)等因素的影響受到很大的限制。復(fù)雜危險的災(zāi)害現(xiàn)場給救援人員及幸存者帶來巨大的威脅，也會阻礙救援工作快速有效的進行。這時使用救援機器人進行搜救是解決這一難題的有效手段,這也對機器人的功能有著嚴格的要求，要求其能適應(yīng)各種障礙。因此，對主動適形越障機器人的研究有重大意義，對人類的遇險救援、排爆、反恐等有著至關(guān)重要的作用，值得我們?yōu)槠涮剿餮芯?。目前，在越障機器人的研究史上已經(jīng)出現(xiàn)了各種越障機器人，然而對救援、反恐等人員緊急情況下的使用存在不同程度的缺陷，如工作效率低、環(huán)境適應(yīng)性差、使用不便捷等,因而研究一種越障性能好、適應(yīng)性強、成本低的越障機器人顯得極其重要，能夠?qū)仍?、反恐等發(fā)揮重大作用。本論文研究的越障機器人是一種能夠根據(jù)障礙物，主動適形越障的機器人。相比以往的越障機器人，最大的優(yōu)點是能適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境，不在是某種單一環(huán)境下使用的機器人，大大提高了工作效率，解除了對單一環(huán)境的限制。這種主動適形越障機器人可以在各種危險、空間狹小、環(huán)境惡劣等人類無法到達或不便到達的地方進行勘測和工作。因此，主動適形越障機器人的研究具有重要的意義。二、國內(nèi)外發(fā)展狀況1. 國內(nèi)發(fā)展概況由中國農(nóng)業(yè)大學研制的仿地形車輛，針對現(xiàn)有的車輛在崎嶇的丘陵山區(qū)作業(yè)時出現(xiàn)的地面適應(yīng)性差，車輪易打滑，附著力不足等問題，根據(jù)路況較差的特殊工作環(huán)境，采用底盤多自由度大變形的方法，研制出具有 8 輪驅(qū)動全地形仿形車輛，該車輛采用地面仿形原理，底盤具有 5 個自由度，在崎嶇地形行駛能夠根據(jù)地形變化而變形，實時適應(yīng)地形環(huán)境。該全地形車能夠保證車輪與地面附著力，克服一般車輛地形適應(yīng)性差，車輪易打滑等問題很好的解決了越障問題。由北京航空航天大學研制的一種車輪直徑可變的月球探測車,由裝在輪轂內(nèi)的電機驅(qū)動車輪收縮和張開,車輪直徑變化范圍為 200-390 mm。月球探測車的車輪直徑可以依據(jù)所通過的路面狀況由車載系統(tǒng)控制張開或收縮,具有機構(gòu)緊湊、越障能力強和地形適應(yīng)性好等特點。由北京航空航天大學研制的模塊化可重組履帶機構(gòu)，目的在于解決履帶機器人的通用性、地形適應(yīng)性、便攜和微小化問題,得到一個幾者之間兼顧的最佳解決方案。模塊化履帶機構(gòu)的運動性較為穩(wěn)定，其中三節(jié)穩(wěn)定性最好,而且比較靈活,越障能力也較強,控制協(xié)調(diào)也較簡單,因此具有較強的實用性。2. 國外發(fā)展概況國外機器人技術(shù)發(fā)展迅速且日益成熟，并已經(jīng)開始進入實用化階段，其中以日本和美國為代表。日本研制蛇形機器人，能夠穿越狹窄空間，在高低不平的廢墟上前進。其頭部裝有一部攝像頭，身體各關(guān)節(jié)都裝有傳感器。其中包括壓力傳感器，主要用于地震和恐怖襲擊后的探測和救援工作。InuKtun 公司研制了機器人 MicroVGTV，機身可變位，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聲器，可穿越困難地形以向被困者發(fā)出雙路音頻，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)。由日本東京電子信息大學研制的 HANZO 機器人，克服了傳統(tǒng)輪系越障高度不能高于其輪徑的缺點，具有自動變臂功能。該機器人采用無線控制，具有五種變臂模式，能夠較強適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，該系統(tǒng)采用 PID 調(diào)節(jié)，相比傳統(tǒng)機器人它有更高的自由度和較強的越障能力。由日本研制的輪腿混合機器人能夠?qū)崿F(xiàn)輪徑可變以增強其越障功能，克服了傳統(tǒng)輪腿模式的瓶頸。同時具有輪系和腿系運動結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，能夠應(yīng)用于更加復(fù)雜的地面環(huán)境，增強了其應(yīng)用范圍，并且可以在其結(jié)構(gòu)上安裝一些傳感器，以應(yīng)用于搜索和救災(zāi)領(lǐng)域?？梢钥闯鑫覈脑秸蠙C器人和發(fā)達國家相比還有相當大的差距，國外的越障機器人具有更高的自由度和較強的穩(wěn)定性，并且進入實用化階段。而我國的越障機器人自由度和穩(wěn)定性比較差，還沒有進入實用化階段，仍在探索研究階段。這是由于我國科學技術(shù)起步晚，遠遠落后于發(fā)達國家。但總的來說我們的越障機器人發(fā)展還是很迅速的。我們堅信在科技創(chuàng)新的推動下，我國的越障機器人必將取得更大的進展。四、本文研究的主要內(nèi)容如下：1）越障機機器人的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計；2）越障機器人的傳動方案設(shè)計；3）越障機器人的越障性能分析；4）越障機器人的 CAD 圖紙繪制及可行性分析。五、研究方案以及步驟 經(jīng)分析、考量，該設(shè)計劃分為以下階段：第一階段：1）查閱相關(guān)資料，整理出所需的信息；2）明確設(shè)計要求，借鑒其他文章研究思路；3）學習相關(guān)軟件及算法。第二階段：1）整理設(shè)計方案；2）初步確定機械結(jié)構(gòu)和傳動系統(tǒng)設(shè)計；3）對主動適形越障機器人繪制 CAD 圖并驗證方案的可行性。第三階段：對方案進行總結(jié)反思、改進。六、論文提綱摘要第 1 章 緒論1.1 研究背景及其意義1.2 主動適形越障機器人概述1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.4 課題的研究內(nèi)容第 2 章 越障機器人總體方案設(shè)計2.1 越障機器人的機構(gòu)和傳動方案的選擇2.2 越障機器人的機構(gòu)設(shè)計2.3 越障機器人的傳動方案設(shè)計2.4 相關(guān)參數(shù)分析2.5 本章小結(jié)第 3 章 越障機器人的機構(gòu)設(shè)計3.1 越障機器人車體機構(gòu)的設(shè)計3.2 越障機器人行走機構(gòu)的設(shè)計3.3 越障機器人越障機構(gòu)的設(shè)計3.4 本章小結(jié)第 4 章 越障機器人主要構(gòu)件的設(shè)計計算4.1 齒輪傳動的計算4.2 齒輪齒條的選型計算4.3 電機的選型與計算4.4 本章小結(jié)第 5 章 越障機器人各主要部件的校核計算5.1 傳動軸長度的校核計算5.2 齒輪強度的校核計算5.3 電機功率計算5.4 本章小結(jié)第 6 章 越障機器人的性能分析6.1 穩(wěn)定性分析6.2 爬坡步態(tài)分析6.3 越障性能分析6.4 本章小結(jié)第 7 章 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)七、工作條件1）自學相關(guān)軟件和算法；2）查閱主動適形越障機器人的參考文獻；3）指導(dǎo)老師的專業(yè)指導(dǎo)。八、參考文獻[1]鄧宗全，高海波，王少純.行星輪式月球車的越障能力分析[J].北京航空航天大學學報，2004,30(3):197-201.[2]陳世榮,汪義平 .輪式機器人越臺階控制與仿真[J].機械設(shè)計，2007,24(1):13-15.[3]陳欣，孫園園，蔣美華.高機動性多軸車輛越障性能分析模型研究[J].軍事交通學院報，2010,12(2):54-57.[4]白師賢.高等機構(gòu)學 [M].上海:上?？瓶茖W技術(shù)出版社，1988.[5]饒振綱.行星齒輪傳動設(shè)計[M].北京:化學工業(yè)出版社，2003.[6]華大年. 機械原理 [M].北京：高等教育出版社，1994.[7]費仁元，張慧慧. 機器人機械設(shè)計和分析[M].北京：北京工業(yè)大學出版社，1998. 指導(dǎo)教師意見及建議（從選題、理論與實證準備、研究（設(shè)計）方法、工作安排等方面給出評價，并提出指導(dǎo)意見）：該生對畢業(yè)論文的開題做了比較充分的前期準備，參考了許多文獻，最后確定的課題具有一定的實用價值。本開題報告的論文整體組織邏輯較強，結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)容詳實，具有一定的研究基礎(chǔ)，能達到預(yù)期目標。研究方案和研究步驟合理，同意該生畢業(yè)論文的開題。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日畢業(yè)論文工作組意見及建議準予開題畢業(yè)論文工作組組長簽字： 年 月 日注：1.此表由學生填寫后，交指導(dǎo)教師簽署意見，經(jīng)畢業(yè)論文（設(shè)計）工作組審批后，才能開題。中期檢查表論文（設(shè)計）題目 主動適形越障機器人的設(shè)計與特性分析學生姓名 學號 指導(dǎo)教師計劃完成時間 20XX 年 5 月 13 日按照進度安排應(yīng)完成的任務(wù)2017.12.07~2017.12.29 查（借）閱資料，學習相關(guān)基礎(chǔ)理論和知識，選擇合理的方案并撰寫開題報告。2018.01.03~2018.01.22 撰寫開題報告，對開題報告按批注進行修改；寒假擬定總體設(shè)計方案，繪制簡圖；2018.1.23~2018.2.15 主動適形越障機器人的基本機構(gòu)設(shè)計完成；2018.2.16~2018.3.25 主動適形越障機器人的完整方案設(shè)計完成。實際完成情況通過查閱資料了解到課題的設(shè)計重點和注意事項，具備了初步的設(shè)計思路，按時完成了開題報告。通過深入的了解資料，以及在網(wǎng)上查閱相關(guān)的參考文獻，確定了主動適形越障機器人的的結(jié)構(gòu)，完成了主要機構(gòu)設(shè)計和相關(guān)參數(shù)計算，及一部分零件的三維建模。目前有哪些問題和困難，擬采取的解決方法在繪制三維圖方面，對齒輪、軸承的繪制還存在一些問題，還需繼續(xù)完善。檢查中發(fā)現(xiàn)的問題與建議該生在前期的工作中能充分分析課題任務(wù)需求，對課題《主動適形越障機器人的設(shè)計與特性分析》有較全面的認識。論文的研究方法基本已經(jīng)掌握，工作安排合理，能夠獨立完成自己設(shè)計工作，態(tài)度認真，目前論文寫作符合預(yù)期計劃，虛心請教指導(dǎo)教師在設(shè)計中遇到的困難，目前畢業(yè)設(shè)計任務(wù)進展順利。畢業(yè)論文工作組組長簽名： 年 月 日注：1.最后一欄由指導(dǎo)教師填寫。2.此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學院存檔。指導(dǎo)教師評分表學院：XXXX 專業(yè)班級：XXX 學生姓名：XXXX 學號：XXXX畢業(yè)論文題目 主動適形越障機器人的設(shè)計與特性分析評 價 項 目（參考） 分值 打分01 工作態(tài)度，工作作風工作態(tài)度 02 畢業(yè)論文完成情況 20 18.003 查閱文獻資料能力04 綜合運用知識能力05 研究方案的設(shè)計能力06 研究方法和手段的運用能力能力水平07 外文應(yīng)用能力40 32.008 文題相符程度09 寫作水平10 寫作規(guī)范程度11 篇幅，論文工作量論文質(zhì)量12 論文的理論或?qū)嶋H價值40 32.0綜合評定成績 82.0評價意見該生具有獨立工作能力，能夠獨立查閱參考資料，論文選題有實際應(yīng)用價值，分析歸納合理，能夠掌握專業(yè)知識和基礎(chǔ)理論，結(jié)構(gòu)安排合理，論述層次清晰，完成了畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書規(guī)定的工作量。能夠正確翻譯外文文獻，能夠利用繪圖軟件進行二維圖和三維圖的繪制，完全符合本科生畢業(yè)答辯條件，同意按期進行答辯。是否同意答辯 同意指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日注：此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學院存檔。評閱教師評分表學院：XXXX 專業(yè)班級：XXX 學生姓名： XXX 學號：XXXX畢業(yè)論文題目 主動適形越障機器人的設(shè)計與特性分析評 價 項 目（參考） 分值 打分01 查閱文獻資料能力02 綜合運用知識能力03 研究方案的設(shè)計能力04 研究方法和手段的運用能力能力水平05 外文應(yīng)用能力50 40.006 文題相符程度07 寫作水平08 寫作規(guī)范程度09 篇幅，論文工作量論文質(zhì)量10 論文的理論或?qū)嶋H價值50 42.0綜合評定成績 82.0評價意見本論文設(shè)計了對履帶式越障機器人進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行了三維建模，做了一定的工作。本論文具有一定的新穎性、論文的整體思路和結(jié)構(gòu)尚可。本論文的題目有待商榷，尤其是“特性分析”沒有進行相應(yīng)的工作。論文的第四章設(shè)計越障機器人的三維結(jié)構(gòu)，但設(shè)計的機器到底越障效果怎么樣？沒有進行相應(yīng)的仿真和實驗驗證。同意該生參加答辯。是否同意答辯 同意評閱教師（簽名）： 年 月 日注：此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學院存檔。答辯記錄學生姓名 學號 專業(yè)名稱答辯時間 20XX 年 5 月 25 日 答辯地點 指導(dǎo)教師題 目 主動適形越障機器人的設(shè)計與特性分析答辯組組長 余歷軍 記錄人 吳神麗姓 名 職 稱劉凌 副教授何斌鋒 講師焦艷梅 助教吳神麗 講師韋煒 副教授答辯小組成 員提問及回答情況記錄（3~4 個主要問題）：1. 機器人應(yīng)用在那些場合？答：應(yīng)用在反恐、排爆、搜救等場合。2. 設(shè)計中齒輪 1 與齒輪 2 的傳動比是多少？作用是什么？答：齒輪 1 與齒輪 2 的傳動比為 2：1，其控制調(diào)角桿的角度。3. 有幾個電機？作用分別是什么？答：3 個電機，電機 1、2 為其提供驅(qū)動，電機 3 控制調(diào)角桿的角度。記錄人簽字：年 月 日答辯成績：84.0 答辯小組組長簽名： 年 月 日注：此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學院存檔，此表可附頁。成績評定表學生姓名 學號專業(yè) 班級畢業(yè)論文（設(shè)計）題目 主動適形越障機器人的設(shè)計與特性分析答辯小組評語：該同學在畢業(yè)論文寫作過程中，態(tài)度端正，論證嚴謹，論文寫作規(guī)范，能恰當回答與論文有關(guān)的問題。答辯小組經(jīng)過充分討論，根據(jù)該生論文質(zhì)量和答辯中的表現(xiàn)，答辯成績建議 84 分，評定論文成績?yōu)椤傲己谩敝笇?dǎo)教師成績 82.0×40% =32.8評閱教師成績 82.0×20% =16.4答辯成績 84.0×40% =33.6畢業(yè)論文總評成績 82.8論文等級 良好畢業(yè)論文工作組意見：畢業(yè)論文工作組組長簽名： 年 月 日注：1、總評成績=指導(dǎo)教師成績×40%＋評閱教師成績×20%＋答辯成績×40%。2、論文等級分優(yōu)秀（≥90 分） 、良好（80-89 分） 、中等（70-79 分） 、及格（60-69 分） 、不及格（＜60 分） 。3、此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學院存檔。