管道清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)與仿真 開題報(bào)告

2010 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告論文題目：管道清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)與仿真2010 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告設(shè)計(jì)背景或研究意義吸塵機(jī)器人作為服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域中的一個(gè)新產(chǎn)品，盡管目前國內(nèi)在這方面的研究開發(fā)方面已經(jīng)取得一定的成果，但是仍有許多關(guān)鍵技術(shù)問題需要解決或提高，路徑規(guī)劃就是其中的一個(gè)比較重要的技術(shù)。有的可在房間內(nèi)隨機(jī)移動(dòng)，有的能在單個(gè)房間內(nèi)較簡單地以一定的路線移動(dòng)（不能100%走遍）。事實(shí)上，雖然有一些公司推出了一些樣品或產(chǎn)品，但卻不能達(dá)到滿意程度：清潔效果不佳，遍歷時(shí)間長。目前，在一些發(fā)達(dá)國家對(duì)辦公室、工廠、車站、機(jī)場等基金項(xiàng)目:黑龍江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（E08）場合的清掃已開始采用清潔機(jī)器人。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，人們希望更多地從繁瑣的日常事務(wù)中解脫出來，這就使得清潔機(jī)器人進(jìn)人家庭成為可能。如果清潔機(jī)器人性價(jià)比足夠高，那么清潔機(jī)器人市場將會(huì)被看好。作為智能移動(dòng)機(jī)器人的一個(gè)特殊應(yīng)用，從技術(shù)方面講，智能化自主式吸塵器比較具體地體現(xiàn)了移動(dòng)機(jī)器人的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，具有較強(qiáng)的代表性。從市場前景角度講，室內(nèi)智能清潔機(jī)器人將大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)效率，適用于家庭和公共場館的室內(nèi)清潔。因此，室內(nèi)智能清潔機(jī)器人的開發(fā)既具有科研上的挑戰(zhàn)性，又具有廣闊的市場前景。一、選題依據(jù)（簡述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求狀況，說明選題目的、意義，列出主要參考文獻(xiàn)）：掃地機(jī)器人，是一種智能掃地，吸塵工具！是一種配備了微電腦系統(tǒng)的電動(dòng)保潔設(shè)備，它能能夠按照人們的設(shè)置清潔房間的某一特定部分或全部。保潔機(jī)器人最早出現(xiàn)于美國，隨后發(fā)展的歐美，風(fēng)靡港澳臺(tái)，90年代中期進(jìn)入大陸國內(nèi)保潔機(jī)器人主要幾種品牌：iRobot（美國）、凱馳（德國）、QQ（臺(tái)灣）、三葉蟲（瑞典）、保時(shí)潔（國產(chǎn)）、美嘉樂（國產(chǎn)）、微朗（國產(chǎn)）等。人類的一只腳已經(jīng)邁入了機(jī)器人時(shí)代的大門，中國10年內(nèi)機(jī)器人將融入市民日常生活，機(jī)器人將和汽車一樣成為生活必需用具。目前大多都打“民生”牌，致力于改善市民生活，增加生活情趣。這些機(jī)器人從用途上看，有用于教育類的機(jī)器人。機(jī)器人的發(fā)展就像上世紀(jì)80年代的個(gè)人電腦、上世紀(jì)90年代中期的手機(jī)一樣，正處于產(chǎn)業(yè)真正起飛的前夕，巨大的市場前景已經(jīng)展現(xiàn)。資料顯示，2003年至2007年間，全球機(jī)器人以每年40%左右的速度增長。據(jù)預(yù)測(cè)，到2009年年底，全球投入使用的服務(wù)機(jī)器人將達(dá)到450萬臺(tái)。掃地機(jī)器人優(yōu)于普通吸塵器的地方主要體現(xiàn)在：省時(shí)、省力，整個(gè)清潔過程不需要人控制，減輕您操作負(fù)擔(dān)；還比一般吸塵器的噪音小，清潔房間的過程免受噪音之苦；還可以凈化空氣，內(nèi)置活性炭、吸附空氣中有害物質(zhì)，粉塵凈化率高達(dá)96%，清掃效率100%。輕便小巧：輕松打掃普通吸塵器清理不到的死角；總之，掃地機(jī)器人，具有操作簡單，使用方便，智能，安全，清潔效果顯著的特點(diǎn)。經(jīng)過很多年的發(fā)展，我國已經(jīng)發(fā)展成為世界強(qiáng)國，科技大國，體育強(qiáng)國，各方面都發(fā)生了巨大的變化。作為科技領(lǐng)域其中一員的遙控器，它的發(fā)展與改進(jìn)也經(jīng)歷了很漫長的時(shí)間。但是現(xiàn)在的發(fā)展已經(jīng)到了一個(gè)嶄新的階段，新的時(shí)期。我們大家都很清楚的了解到，目前，人們的物質(zhì)文化生活水平日益提高，各種各樣的家用電器走進(jìn)了千家萬戶，其中，大多數(shù)的家用電器都有各自不同的遙控器，人們常常為了控制某臺(tái)電器而到處尋找其對(duì)應(yīng)的遙控器，這樣，就給人們的生活帶來了很多不便。為了解決這個(gè)問題，本文提出一個(gè)多功能遙控器的設(shè)計(jì)方案.該遙控器可以通過自學(xué)習(xí)而擁有對(duì)多臺(tái)電器的遙控功能，即省時(shí)、又省力，從而使人們免除同時(shí)面對(duì)功能眾多遙控器的煩惱.這樣的設(shè)計(jì)有助于社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高。一項(xiàng)小小的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能夠改變生活很多，促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步不小，這也算的是社會(huì)大進(jìn)步，創(chuàng)新的一個(gè)縮影，我們應(yīng)該不斷地創(chuàng)新，不斷地運(yùn)用我們的智慧，使我們的生活更加的快捷，美好，與時(shí)俱進(jìn)。設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)或論文的基本內(nèi)容2.1研究內(nèi)容總體方案是設(shè)計(jì)一個(gè)自主控機(jī)器人，在一個(gè)模擬的平面結(jié)構(gòu)的房間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)機(jī)器人本體，完成自主移動(dòng)、避障、遍歷房間功能。盡快遍歷房子的每一個(gè)角落，完成任務(wù)，這個(gè)工作受多個(gè)工作的影響，包括墻腳和模擬家具等。其中在實(shí)現(xiàn)生活中的家用吸塵器機(jī)器人清理房間的過程中，利用了機(jī)器人自身的多傳感系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和自主蔽障系統(tǒng)等。我的課題任務(wù)主要是研究“吸塵器機(jī)器人-控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”路徑規(guī)劃部分，因此，要實(shí)現(xiàn)清潔機(jī)器人要求用盡可能短的時(shí)間盡量全面遍歷房間以完成清潔任務(wù)，但兩者往往相互矛盾、不易兼顧。實(shí)際中一般需要平衡時(shí)間和遍歷效果兩方面，采用一種折中的方案進(jìn)行清潔。在避障的問題上，主要重點(diǎn)研究機(jī)器人的移動(dòng)避障算法，從而設(shè)計(jì)一種簡單、準(zhǔn)確、快速的避障算法程序。2.2技術(shù)線路基于已有的廣茂達(dá)能力風(fēng)暴機(jī)器人技術(shù)平臺(tái)，根據(jù)吸塵器機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行機(jī)器人本體的設(shè)計(jì)和改造，所需的技術(shù)路線主要涉及：開發(fā)環(huán)境機(jī)器人可以全自動(dòng)運(yùn)行，機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)原地縱向和橫向移動(dòng)以及原地轉(zhuǎn)彎和原地任意方向的移動(dòng)。硬件系統(tǒng)由地面清潔機(jī)器人由機(jī)器人、基座和遙控器3大部分組成。其避障功能由安裝在機(jī)器人正前方和左右側(cè)的紅外測(cè)距傳感器和碰撞傳感器完成，該清潔機(jī)器人是一個(gè)以單片機(jī)為核心的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。單片機(jī)是系統(tǒng)的主控單元。軟件方面利用VisualBasic6.O編程軟件設(shè)計(jì)了仿真程序，進(jìn)行了系統(tǒng)路徑規(guī)劃的仿真測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果可以知道所選路徑規(guī)劃的設(shè)計(jì)方案基本能夠滿足清潔機(jī)器人工作的需要。能力風(fēng)暴機(jī)器人用到了廣茂達(dá)的自主研發(fā)的軟件編程工具一一VJC語言。已被應(yīng)用的全覆蓋算法內(nèi)螺旋覆蓋算法，邊界探索子算法，在線覆蓋子算法等，其中機(jī)器人得遍歷算法是常見的算法之一已被廣泛應(yīng)用到控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。我選擇的算法基于廣茂達(dá)現(xiàn)有的智能機(jī)器人為開發(fā)平臺(tái)，再結(jié)合吸塵器機(jī)器人要求在原有的能力風(fēng)暴智能機(jī)器人的硬件與軟件基礎(chǔ)上，開發(fā)軟件為VJC1.6，提出我的算法。通過對(duì)房間物體的觀察，可以看出大部分的房問物體都是方形的，或者類似方形。系統(tǒng)假設(shè)房間內(nèi)的障礙物都是方形結(jié)構(gòu)或者方形的組合，機(jī)器人按弓形式的軌跡從原點(diǎn)開始清掃地面，我使用的是弓形式算法：適應(yīng)環(huán)境可以根據(jù)傳感器的信息來確定它在墻邊還是在房間中間。清潔清掃時(shí)，吸塵機(jī)器人沿軸方向上下往復(fù)清掃要求要高覆蓋率和低重復(fù)率基于已有的廣茂達(dá)能力風(fēng)暴機(jī)器人技術(shù)平臺(tái)下,根據(jù)吸塵器機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求覆蓋率高，重復(fù)率低。避障行為與趨向目標(biāo)行為共同作用使得局部避障效果非常理想，同時(shí)優(yōu)化了路徑。仿真結(jié)果表明該方法運(yùn)行速度快，系統(tǒng)穩(wěn)定2010 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告進(jìn)度安排第1周，搜集管道清潔機(jī)器人設(shè)計(jì)的相關(guān)資料并整理，完成開題報(bào)告；第2周，篩選并繼續(xù)搜集資料，搜索相關(guān)外文期刊并且翻譯整理；第3到4周，完成機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，確源和能量源的設(shè)計(jì)；第7到8周，設(shè)計(jì)機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)，是機(jī)器定腿部的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)形式；第5到6周，設(shè)計(jì)機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)，包括動(dòng)力人的腿部機(jī)構(gòu)可以平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)；第9到10周，完成機(jī)器人整機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和腿部機(jī)構(gòu)的布局以及整機(jī)的