基于慧魚組件的通訊排障機器人設計—控制部分設計【輪式機器人總體設計】

基于慧魚組件的通訊排障機器人設計—控制部分設計【輪式機器人總體設計】,輪式機器人總體設計,基于慧魚組件的通訊排障機器人設計—控制部分設計【輪式機器人總體設計】,基于,組件,通訊,通信,機器人,設計,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“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導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處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見； 3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊）； 4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標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，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。  開 題 報 告 1．結合課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 摘要 本課題對通訊排障機器人結構進行設計，并以德國慧魚公司生產(chǎn)的機電產(chǎn)品模型為對象進行裝配，同時進行編程運行，檢驗其功能、性能等效果，初步掌握開發(fā)、設計一個產(chǎn)品的相關過程，進一步綜合運用所學基礎理論、專業(yè)知識和各項技能進行設計、分析和解決工程實際問題的能力，從而完成綜合性的設計訓練過程。 關鍵詞 通訊 排障 機器人 1 項目的研究意義 在世界各地，由于自然災害、恐怖活動和各種突發(fā)事故等原因，災難經(jīng)常發(fā)生。在災難救援中，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，救災機器人可以為救援人員提供幫助?？墒?，如果當這些用來救援的機器人被發(fā)生的災難給破壞掉，或者救援機器人無法及時達到受災現(xiàn)場，又或者在黑暗地夜里，沒有燈光，沒有通訊信號的災難現(xiàn)場，會給機器人救援帶來麻煩，不能在第一時間內(nèi)救出遇難者。 救災機器人可以利用自身的優(yōu)點，能迅速找到遇險者的位置，降低事故危害性，提高救災效率具有重大意義，但光有這些還不夠，災難往往發(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，無法到達指定的地點營救被困人員；再者，發(fā)生的地點許多通訊設施受到破壞甚至倒塌，以至于沒有通訊信號，使得受災情況無法及時反饋，給指揮帶來很大困難。因此，將具有通訊排障于一身的機器人用于災難環(huán)境下輔助“搜索和營救”（SAR）幸存者，是機器人學中的一個新興而富有挑戰(zhàn)性的領域[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)，機器人的研究剛剛起步，但進展很快。中科院沈陽自動化所在2002年研制了一種蛇形機器人，由16個單自由度關節(jié)模塊和蛇頭、蛇尾組成，在監(jiān)控系統(tǒng)的無線控制下可實現(xiàn)蜿蜒前進、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]。國防科技大學在2001年也研制了一種蛇形機器人。中國礦業(yè)大學在“211工程”的支持下，已開始研制煤礦救災機器人[2]。 2．2 國外的研究現(xiàn)狀 在國外，機器人發(fā)展迅速，技術日益成熟，并進入實用化階段，日本、美國、英國等已開始裝備使用。在災難現(xiàn)場中，機器人應能迅速找到幸存者的位置。日本大阪大學研制出蛇形機器人，能在高低不平的模擬廢墟上前進，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系列機器人，能適應崎嶇不平的地形環(huán)境和爬樓梯，主要執(zhí)行偵察任務、尋找幸存者、勘探化學品泄漏等任務[3]。 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[4-7]。 3 設計方案 3．1 設計目標、研究內(nèi)容 設計目標：本移動平臺主要用于地震火災現(xiàn)場的輔助援救工作，機械結構，各個傳感器以及動力部分是該平臺的基礎和重要組成部分。 研究內(nèi)容：在設計該機器人時，應從系統(tǒng)總體要求出發(fā)，考慮到機器人的環(huán)境適應性，協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)的技術關聯(lián)，開展頂層設計，研究綜合集成關鍵技術。 3．2 設計方案 移動機構作為通訊排障機器人的移動載體，必須具備以下特點：一定的移動速度和低能耗；良好的姿態(tài)穩(wěn)定性和高運動精度；能夠適應各種各樣的地理環(huán)境，有一定的爬坡和排障能力?，F(xiàn)有的機器人移動機構主要有：無肢運動（以蛇形機器人為主）、輪式、腿式、輪腿式和履帶式等。輪式機器人具有結構簡單、重量輕、輪式滾動摩擦阻力小和機械效率高等特點，但越過壕溝、臺階的能力差;腿式機器人具有適應地形能力強的特點，能越過大的壕溝和臺階，其缺點是速度慢;輪腿式機器人融合腿式機構的地形適應能力和輪式機構的高速高效性能，其缺點是結構相對復雜;履帶式機器人地形適應能力強，動載荷小，設計緊湊，其缺點是重量大，能耗大。根據(jù)本題目的設計要求及技術特點，本次設計擬選擇輪式移動機構[14-15]。在排障功能上，我們考慮到實際情況，我們單獨運用一個驅(qū)動馬達來執(zhí)行，實現(xiàn)排障功能。在升降臺部分，我們分別布置了獨立的動力以保證順利完成任務。 3．3 題目的可行性分析 輪式機器人地形適應能力強，動載荷小，設計緊湊，其缺點是重量輕，能耗小。本次設計擬選擇輪式移動機構[19-20]。輪式機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)的廣義坐標的最小數(shù)M，大于其獨立的廣義速度數(shù)N，也就是M＞N。相對于其他移動機構[16-18]，其越野機動性能好，爬坡、越障、跨溝能力強，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構：技術成熟；控制簡單。 前爪張開式的設計，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是結構緊湊，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 [1] 安杰利斯，宋偉剛. 機器人機械系統(tǒng)原理[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2004. [2] 陳懇，楊向東，劉莉. 機器人技術與應用[M]．北京: 清華大學出版社，2006． [3] 秦志強，陳偉，王文斌. 基礎機器人制作與編程[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2007． [4] 馬丁，劉榮，等. 機器人探索[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社，2004． [5] 劉極峰. 機器人技術基礎[M]. 北京: 高等教育出版社，2008． [6] 周志華，王玨. 機器人學習及其應用2009[M]．北京：清華大學出版社，2009. [7] 王灝, 毛宗源. 機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. 機器人設計與實現(xiàn)[M]．北京：科學出版社，2008． [9] 霍偉. 機器人動力學與控制[M]．北京：高等教育出版社，2005． [10] 高國富，謝少榮，羅均. 機器人傳感器及其應用[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2005. [11] 龔振邦. 機器人機械設計[M]．北京：電子工業(yè)出版社，1995. [12] （法）科依費特, F，奇羅茲,M．著機器人技術導論[M]. 北京：國防科技大學出版社，1991. [13] 吳芳美. 機器人控制基礎[M]．中國鐵道出版社，1992. [14] 熊有倫. 機器人技術基礎[M]．北京：華中理工大學出版社，1996. [15] 杜德煒. 機器人基本原理[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：機械工業(yè)出版社，1995． [20] 夏立芳．金屬熱處理工藝學[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，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器人設計—控制部分設計，考慮到機器人在援救中對環(huán)境的適應性，協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)的技術關聯(lián)性，以及機器人自身的強度，能夠在營救過程中順利將幸存者救出，我們主要采用加強機械結構以及利用所用材料的特性，使機器人更具實用性，安全性，耐用性，以及穩(wěn)定性。 開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測： 指導教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日