機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（ 2012-2013-1學(xué)期）（起止時(shí)間：第 19 周第 20 周）一、課程設(shè)計(jì)總體思路機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)， 將機(jī)電專業(yè)理論課程的相關(guān)內(nèi)容有機(jī) 結(jié)合起來， 使學(xué)生受到完整的設(shè)計(jì)過程訓(xùn)練， 使學(xué)生對(duì)機(jī)械本體和電 子、電氣控制的軟硬件的設(shè)計(jì)過程有全面的了解， 使學(xué)生掌握機(jī)電工 程設(shè)計(jì)的基本方法， 提高其分析問題和解決實(shí)際工程問題的能力， 培 養(yǎng)學(xué)生的工程觀念，將整個(gè)課程內(nèi)容有機(jī)而系統(tǒng)地結(jié)合起來。工業(yè)機(jī)器人是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品， 機(jī)器人技術(shù)是綜合了 計(jì)算機(jī)、控制、機(jī)構(gòu)學(xué)、傳感技術(shù)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng) 代研究十分活躍， 應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。 本課程

2、設(shè)計(jì)將以移動(dòng)工業(yè)機(jī) 器人為研究對(duì)象，開展機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作和控制，初步掌握機(jī)械 系統(tǒng)、環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法， 訓(xùn)練如何查資料及 圖表、數(shù)據(jù)處理、 自動(dòng)控制以及創(chuàng)新能力，使學(xué)生具備獨(dú)立設(shè)計(jì)機(jī)電 一體化產(chǎn)品的能力， 提高綜合應(yīng)用已有知識(shí)解決問題的能力， 更好地 培養(yǎng)機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)能力和綜合素質(zhì)。二、課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)目標(biāo)課程設(shè)計(jì)不僅使學(xué)生掌握機(jī)電一體化相關(guān)的基本理論和技術(shù)技 能，還要使學(xué)生 “做中學(xué)”以熟練運(yùn)用系統(tǒng)的有機(jī)集成技術(shù)進(jìn)行工程 設(shè)計(jì)，同時(shí)加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)，促進(jìn)交流與合作，拓展視野， 勇于創(chuàng)新， 提高思考與決策水平， 形成解決實(shí)際問題的能力和終身學(xué) 習(xí)的能力

3、。1、發(fā)揮主體，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力機(jī)電一體化技術(shù)， 操作性強(qiáng)，更新速度非?？?， 內(nèi)部也變化多端， 光靠老師、 光靠課堂上的一點(diǎn)時(shí)間并不能講全其中的變化， 在課程設(shè) 計(jì)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，尤其要注意自主性學(xué)習(xí)、學(xué)生學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)， 愛護(hù)和保護(hù)學(xué)生的好奇心和求知欲，幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)，獨(dú)立思考。 讓學(xué)生邊看書、邊查閱相關(guān)資料、邊自己動(dòng)手實(shí)踐，積極主動(dòng)地去獲 取知識(shí)、獲取信息，逐步掌握千變?nèi)f化的機(jī)電技術(shù)，適應(yīng)信息社會(huì)飛 速發(fā)展的需要。2、加強(qiáng)整合，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力 機(jī)電一體化技術(shù)與很多學(xué)科有著千絲萬縷的聯(lián)系，在課程設(shè)計(jì) 中，要注重學(xué)科之間的有機(jī)融合， 通過合理的構(gòu)建課程設(shè)計(jì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)， 請(qǐng)具有豐富的

4、機(jī)械設(shè)計(jì)、 機(jī)電控制、 電路設(shè)計(jì)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的教師參與課 程設(shè)計(jì)的具體指導(dǎo)。 指導(dǎo)合作學(xué)生完成機(jī)電項(xiàng)目的系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 熟練掌 握項(xiàng)目所涉及的相關(guān)內(nèi)容， 而且在實(shí)際操作中通過不斷的探究獲得新 的知識(shí)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。3、開放交流，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力 在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過程中，嘗試以學(xué)生為主體，教師起引導(dǎo)作用。 根據(jù)學(xué)生自愿組成若干小組， 每組完成一個(gè)項(xiàng)目， 組內(nèi)成員各自有不 同的分工，由小組長負(fù)責(zé)牽頭。由學(xué)生自發(fā)組織相關(guān)資源自行去學(xué)習(xí)、 收集素材。遇到問題，由小組成員商討解決，解決不了的提請(qǐng)老師幫 忙。通過這樣的形式，不但培養(yǎng)了自己獲取信息、傳輸信息、處理信 息和應(yīng)用信息的能力，而且也培養(yǎng)

5、了自己與他人合作的能力。4、注重應(yīng)用和實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力 機(jī)電一體化技術(shù)其特有的實(shí)踐性決定了課程設(shè)計(jì)過程不宜單靠 設(shè)計(jì)圖紙來完成， 讓學(xué)生邊動(dòng)腦邊動(dòng)手， 把原先設(shè)計(jì)與思考的東西展 示出來，通過不斷的對(duì)比和修改， 把原先思考與設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)預(yù)料不合理、 不充分、不完善的地方糾正過來， 對(duì)自己的設(shè)計(jì)作不斷的修改和完善， 從而達(dá)到創(chuàng)新的目的?？傊?，課程設(shè)計(jì)教學(xué)作為教學(xué)的一個(gè)重要組成部分， 要努力讓學(xué) 生得到多方面能力的發(fā)展，為孩子們?nèi)嫠刭|(zhì)的發(fā)展打下良好的基 礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)人的可持續(xù)發(fā)展，為學(xué)生一生的發(fā)展奠基。三、課程設(shè)計(jì)主要任務(wù)及技術(shù)參數(shù)1. 主要任務(wù)具體要求： 在課程研究項(xiàng)目智能移動(dòng)小車的基礎(chǔ)上， 自

6、主設(shè)計(jì)一 個(gè)灌籃的機(jī)械臂， 并裝配或安裝到原有的小車上， 完成灌籃機(jī)器人的 設(shè)計(jì)、制作，進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制規(guī)劃，控制機(jī)器人完成一系列復(fù)雜 的動(dòng)作，如手爪張合、車體回轉(zhuǎn)、智能循跡和避障、 協(xié)同作業(yè)等任務(wù)。工件的形狀為球形，直徑 38-40mm ，重量 500g 。 灌籃車主要完成：沿規(guī)定軌跡自動(dòng)行駛實(shí)現(xiàn)智能避障 工件夾取車體或機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)手爪張開將工件放到指定 位置這一系列動(dòng)作，最后灌籃。2. 車體技術(shù)參數(shù)負(fù)載能力 2kg外形尺寸 參照抓持物體重量 2kg3. 手爪技術(shù)參數(shù)負(fù)載能力（含執(zhí)行器） 1kg定位精度 1cm外形尺寸 能夠完成送料、灌籃并與車體和諧重量 5kg 以內(nèi)手爪張合 30-150

7、度機(jī)械臂最大展開半徑 0.4-0.5m四、課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容（1）資料分析； 查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì)資料進(jìn)行分析總結(jié)。（2）機(jī)器人總體設(shè)計(jì)； 確定機(jī)器人的具體任務(wù)要求，根據(jù)任務(wù)初步擬定機(jī)器人的技術(shù)參 數(shù)、運(yùn)動(dòng)形式、驅(qū)動(dòng)方案、傳動(dòng)方案、控制方案等。（3 ）機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；將機(jī)器人分解為車身結(jié)構(gòu)、 機(jī)械臂、手爪和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)等若干部分， 分別對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)并校核， 繪制機(jī)器人總裝圖 和關(guān)鍵零部件圖。（4）運(yùn)動(dòng)控制方案設(shè)計(jì)；基于單片機(jī)完成機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)。（5）編制課程設(shè)計(jì)說明書五、課程設(shè)計(jì)進(jìn)度要求（ 共10 天）1 資料查閱、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備 0.5 天2 資料分析、總結(jié) 0.

8、5 天3 總體方案設(shè)計(jì) 1 天4 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 天5 繪制總裝圖和關(guān)鍵零件圖 2 天6 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 天7 繪制電路圖 1 天8 繪制硬件接線圖 1 天9 編制課程設(shè)計(jì)說明書 1 天10 答辯考核、演示 1 天六、課程設(shè)計(jì)說明書與圖紙要求1. 說明書課程設(shè)計(jì)應(yīng)獨(dú)立完成，說明書敘述簡明扼要，文理通順、字跡端 正，內(nèi)容完整。 注意設(shè)計(jì)說明書必須包括方案論證、所用方案成本分 析，必要的設(shè)計(jì)計(jì)算，市場(chǎng)前景分析與預(yù)測(cè)，設(shè)備的使用說明書，程 序清單等。2. 圖紙：包括機(jī)械圖紙一套，電路原理圖一套。七、研究小組的主要分工每4 個(gè)同學(xué)一組， 相互協(xié)作完成所規(guī)定的研究內(nèi)容， 內(nèi)容可以包括但并不限于

9、這些內(nèi)容。 每個(gè)小組要在標(biāo)明每個(gè)人在總體工作中的貢 獻(xiàn)和工作比例或者每個(gè)人負(fù)責(zé)的內(nèi)容。 研究內(nèi)容的多少會(huì)影響到每組 的最終成績，鼓勵(lì)學(xué)生自己選取感興趣的研究內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)和深入研究。八、考核方式指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生出勤情況、 智能車的設(shè)計(jì)制作及測(cè)試、 研究報(bào) 告等方面情況綜合評(píng)定每個(gè)學(xué)生的項(xiàng)目成績。注：不參加課程設(shè)計(jì)的學(xué)生課程設(shè)計(jì)為零分。九、課程說明書：具體格式見任務(wù)書項(xiàng)目報(bào)告主要包括以下主要內(nèi)容：1. 封面：2. 摘要：簡明、確切地記述報(bào)告的重要內(nèi)容， 150 字左右。3. 前言：前言簡要說明項(xiàng)目研究報(bào)告的目的和范圍，介紹相關(guān)領(lǐng) 域所做的工作和研究的概況，研究報(bào)告的意圖、預(yù)期的結(jié)果。4. 研究

10、報(bào)告正文：包括介紹相關(guān)開展的研究內(nèi)容的基本原理、所 采用的研究方法及相關(guān)工具； 詳細(xì)說明項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)； 給出研究結(jié) 果并討論等。主要提綱如下：（1）方案論證（包括各功能單元方案的詳細(xì)論證）（2）硬件設(shè)計(jì)（包括硬件系統(tǒng)框圖、各單元電路設(shè)計(jì)與硬件電路原 理圖）（3）軟件設(shè)計(jì)（包括程序框圖與源代碼兩部分）（4）具體測(cè)試情況（包括項(xiàng)目測(cè)試與要求、測(cè)試結(jié)果）5. 結(jié)論：研究報(bào)告的總結(jié)簡要總結(jié)你的主要工作、主要結(jié)果、心得 感受主要發(fā)現(xiàn)以及下一步應(yīng)當(dāng)開展的主要工作等。6. 主要參考文獻(xiàn)、卜 、八注意:（1 ）設(shè)計(jì)說明書總字?jǐn)?shù)要求3000字以上，字跡工整，圖文規(guī)范,（2）各組報(bào)告所選取內(nèi)容要獨(dú)立完成，若嚴(yán)重雷同，將會(huì)嚴(yán)重影響 成績；同時(shí)各個(gè)小組成員也要有明確的分工和合作。（3）要在項(xiàng)目匯報(bào)前一天提交研究報(bào)告電子版、成本分析包該單和 紙質(zhì)設(shè)計(jì)說明書文檔。十、答辯與成績?cè)u(píng)定1.