開題報(bào)告-主動適形越障機(jī)器人的設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告論文（設(shè)計(jì)）題目主動適形越障機(jī)器人的設(shè)計(jì)與特性分析學(xué)生姓名學(xué)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(jī)器人、搜救機(jī)器人、排爆機(jī)器人和反恐機(jī)器人等危險(xiǎn)作業(yè)機(jī)器人。這些機(jī)器人都要有一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)，那就是要滿足適應(yīng)各種各樣環(huán)境的越障，這也成為機(jī)器人的一個(gè)研究熱點(diǎn)。 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(shí)有發(fā)生。在救援現(xiàn)場，救援人員的有限時(shí)間非常短（48小時(shí)）。然而搶險(xiǎn)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(xiǎn)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(jìn)行。這時(shí)使用救援機(jī)器人進(jìn)行

2、搜救是解決這一難題的有效手段,這也對機(jī)器人的功能有著嚴(yán)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(jī)器人的研究有重大意義，對人類的遇險(xiǎn)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(jī)器人的研究史上已經(jīng)出現(xiàn)了各種越障機(jī)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(qiáng)、成本低的越障機(jī)器人顯得極其重要，能夠?qū)仍⒎纯值劝l(fā)揮重大作用。 本論文研究的越障機(jī)器人是一種能夠根據(jù)障礙物，主動適形越障的機(jī)器人。相比以往的越障機(jī)器人，最大的優(yōu)點(diǎn)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

3、用的機(jī)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(jī)器人可以在各種危險(xiǎn)、空間狹小、環(huán)境惡劣等人類無法到達(dá)或不便到達(dá)的地方進(jìn)行勘測和工作。因此，主動適形越障機(jī)器人的研究具有重要的意義。二、國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r1. 國內(nèi)發(fā)展概況由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)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(shí)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(gè)自由度，在崎嶇地形行駛能夠根據(jù)地形變化而變形，實(shí)時(shí)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

4、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(xué)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(jī)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(jī)構(gòu)緊湊、越障能力強(qiáng)和地形適應(yīng)性好等特點(diǎn)。由北京航空航天大學(xué)研制的模塊化可重組履帶機(jī)構(gòu)，目的在于解決履帶機(jī)器人的通用性、地形適應(yīng)性、便攜和微小化問題,得到一個(gè)幾者之間兼顧的最佳解決方案。模塊化履帶機(jī)構(gòu)的運(yùn)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(qiáng),控制協(xié)調(diào)也較簡單,因此具有較強(qiáng)的實(shí)用性。2. 國外發(fā)展概況國外機(jī)器人技術(shù)發(fā)展

5、迅速且日益成熟，并已經(jīng)開始進(jìn)入實(shí)用化階段，其中以日本和美國為代表。日本研制蛇形機(jī)器人，能夠穿越狹窄空間，在高低不平的廢墟上前進(jìn)。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(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(xué)研制的HANZO機(jī)器人，克服了傳統(tǒng)輪系越障高度不能高于其輪徑的缺點(diǎn)，具有自動變臂功能。該機(jī)器人采用無線控制，具有五種

6、變臂模式，能夠較強(qiáng)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(jī)器人它有更高的自由度和較強(qiáng)的越障能力。由日本研制的輪腿混合機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)輪徑可變以增強(qiáng)其越障功能，克服了傳統(tǒng)輪腿模式的瓶頸。同時(shí)具有輪系和腿系運(yùn)動結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，能夠應(yīng)用于更加復(fù)雜的地面環(huán)境，增強(qiáng)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(jī)器人和發(fā)達(dá)國家相比還有相當(dāng)大的差距，國外的越障機(jī)器人具有更高的自由度和較強(qiáng)的穩(wěn)定性，并且進(jìn)入實(shí)用化階段。而我國的越障機(jī)器人自由度和穩(wěn)定性比較差，還沒有進(jìn)入實(shí)用化階段，仍在探索研究階段。這是由于我國科學(xué)技術(shù)起步晚，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。但總的來說我們的越障

7、機(jī)器人發(fā)展還是很迅速的。我們堅(jiān)信在科技創(chuàng)新的推動下，我國的越障機(jī)器人必將取得更大的進(jìn)展。四、本文研究的主要內(nèi)容如下：1） 越障機(jī)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；2） 越障機(jī)器人的傳動方案設(shè)計(jì)；3） 越障機(jī)器人的越障性能分析；4） 越障機(jī)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(jì)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(jì)要求，借鑒其他文章研究思路； 3）學(xué)習(xí)相關(guān)軟件及算法。 第二階段：1）整理設(shè)計(jì)方案；2） 初步確定機(jī)械結(jié)構(gòu)和傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)；3） 對主動適形越障機(jī)器人繪制CAD圖并驗(yàn)證方案的可行性。 第三階段：對方案進(jìn)行總結(jié)反思、改進(jìn)。六

8、、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(jī)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(jī)器人總體方案設(shè)計(jì)2.1 越障機(jī)器人的機(jī)構(gòu)和傳動方案的選擇2.2 越障機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3 越障機(jī)器人的傳動方案設(shè)計(jì)2.4 相關(guān)參數(shù)分析2.5 本章小結(jié)第3章 越障機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 越障機(jī)器人車體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.2 越障機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.3 越障機(jī)器人越障機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.4 本章小結(jié)第4章 越障機(jī)器人主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 齒輪傳動的計(jì)算4.2 齒輪齒條的選型計(jì)算4.3 電機(jī)的選型與計(jì)算4.4 本章小結(jié)第5章 越障機(jī)器人各主要部件的校核

9、計(jì)算5.1傳動軸長度的校核計(jì)算5.2齒輪強(qiáng)度的校核計(jì)算5.3電機(jī)功率計(jì)算5.4本章小結(jié)第6章 越障機(jī)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(jì)總結(jié)七、工作條件 1）自學(xué)相關(guān)軟件和算法； 2）查閱主動適形越障機(jī)器人的參考文獻(xiàn)； 3）指導(dǎo)老師的專業(yè)指導(dǎo)。八、參考文獻(xiàn)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(xué)學(xué)報(bào)，2004,30(3):197-201.2陳世榮,汪義平.輪式機(jī)器人越臺階控制與仿真J.機(jī)械設(shè)計(jì)，2007,24(1):13-15.3陳欣，孫園園，蔣美華.高機(jī)動性多軸車輛越障性能分析模型研究J.軍事交通學(xué)院報(bào)，2010,12(2):54-57.4白師賢.高等機(jī)構(gòu)學(xué)M.上海:上?？瓶茖W(xué)技術(shù)出版社，1988.5饒振綱.行星齒輪傳動設(shè)計(jì)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003.6華大年. 機(jī)械原理M.北京：高等教育出版社，1994.7費(fèi)仁元，張慧慧. 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)和分析M.北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，1998.指導(dǎo)教師意見及建議（從選題、理論與實(shí)證準(zhǔn)備、研究（設(shè)計(jì)）方法、工作安排等方面給出評價(jià)，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(zhǔn)備，參考了許多文獻(xiàn)，最后確定的課題具有一定的實(shí)用價(jià)值。本開題報(bào)告的論