基于慧魚(yú)組件的通訊排障機(jī)器人設(shè)計(jì)—控制部分設(shè)計(jì)【輪式機(jī)器人總體設(shè)計(jì)】

基于慧魚(yú)組件的通訊排障機(jī)器人設(shè)計(jì)—控制部分設(shè)計(jì)【輪式機(jī)器人總體設(shè)計(jì)】,輪式機(jī)器人總體設(shè)計(jì),基于慧魚(yú)組件的通訊排障機(jī)器人設(shè)計(jì)—控制部分設(shè)計(jì)【輪式機(jī)器人總體設(shè)計(jì)】,基于,組件,通訊,通信,機(jī)器人,設(shè)計(jì),控制,節(jié)制,部分,部份,輪式,總體,整體 開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求 1．開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專(zhuān)業(yè)審查后生效； 2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)； 3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書(shū)寫(xiě)（或打?。┰诒鹃_(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫(xiě)文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書(shū)最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊(cè)）； 4．有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。  開(kāi) 題 報(bào) 告 1．結(jié)合課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫(xiě) 2000字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 摘要 本課題對(duì)通訊排障機(jī)器人結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并以德國(guó)慧魚(yú)公司生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品模型為對(duì)象進(jìn)行裝配，同時(shí)進(jìn)行編程運(yùn)行，檢驗(yàn)其功能、性能等效果，初步掌握開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品的相關(guān)過(guò)程，進(jìn)一步綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)和各項(xiàng)技能進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，從而完成綜合性的設(shè)計(jì)訓(xùn)練過(guò)程。 關(guān)鍵詞 通訊 排障 機(jī)器人 1 項(xiàng)目的研究意義 在世界各地，由于自然災(zāi)害、恐怖活動(dòng)和各種突發(fā)事故等原因，災(zāi)難經(jīng)常發(fā)生。在災(zāi)難救援中，救援人員只有非常短的時(shí)間（約48小時(shí)）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(xiǎn)的環(huán)境下，救災(zāi)機(jī)器人可以為救援人員提供幫助?？墒?，如果當(dāng)這些用來(lái)救援的機(jī)器人被發(fā)生的災(zāi)難給破壞掉，或者救援機(jī)器人無(wú)法及時(shí)達(dá)到受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，又或者在黑暗地夜里，沒(méi)有燈光，沒(méi)有通訊信號(hào)的災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)，會(huì)給機(jī)器人救援帶來(lái)麻煩，不能在第一時(shí)間內(nèi)救出遇難者。 救災(zāi)機(jī)器人可以利用自身的優(yōu)點(diǎn)，能迅速找到遇險(xiǎn)者的位置，降低事故危害性，提高救災(zāi)效率具有重大意義，但光有這些還不夠，災(zāi)難往往發(fā)生在黑夜里，沒(méi)有燈光，四處漆黑一片，伸手不見(jiàn)五指，只聽(tīng)見(jiàn)到處都是遇難者發(fā)出的哭叫聲，營(yíng)救人員無(wú)法正確做出判斷，無(wú)法到達(dá)指定的地點(diǎn)營(yíng)救被困人員；再者，發(fā)生的地點(diǎn)許多通訊設(shè)施受到破壞甚至倒塌，以至于沒(méi)有通訊信號(hào)，使得受災(zāi)情況無(wú)法及時(shí)反饋，給指揮帶來(lái)很大困難。因此，將具有通訊排障于一身的機(jī)器人用于災(zāi)難環(huán)境下輔助“搜索和營(yíng)救”（SAR）幸存者，是機(jī)器人學(xué)中的一個(gè)新興而富有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域[1]。 2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 2．1 國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀 在國(guó)內(nèi)，機(jī)器人的研究剛剛起步，但進(jìn)展很快。中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所在2002年研制了一種蛇形機(jī)器人，由16個(gè)單自由度關(guān)節(jié)模塊和蛇頭、蛇尾組成，在監(jiān)控系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)控制下可實(shí)現(xiàn)蜿蜒前進(jìn)、后退、側(cè)移、翻滾等多種動(dòng)作，并能通過(guò)安裝在蛇頭上的微型攝像頭將現(xiàn)場(chǎng)圖像傳回監(jiān)控系統(tǒng)[11-13]。國(guó)防科技大學(xué)在2001年也研制了一種蛇形機(jī)器人。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)在“211工程”的支持下，已開(kāi)始研制煤礦救災(zāi)機(jī)器人[2]。 2．2 國(guó)外的研究現(xiàn)狀 在國(guó)外，機(jī)器人發(fā)展迅速，技術(shù)日益成熟，并進(jìn)入實(shí)用化階段，日本、美國(guó)、英國(guó)等已開(kāi)始裝備使用。在災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)中，機(jī)器人應(yīng)能迅速找到幸存者的位置。日本大阪大學(xué)研制出蛇形機(jī)器人，能在高低不平的模擬廢墟上前進(jìn)，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(guó)iRobot公司研制了PackBot系列機(jī)器人，能適應(yīng)崎嶇不平的地形環(huán)境和爬樓梯，主要執(zhí)行偵察任務(wù)、尋找幸存者、勘探化學(xué)品泄漏等任務(wù)[3]。 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(huà)筒和揚(yáng)聲器，可用于與壓在廢墟中的幸存者通話(huà)，適用于在小的孔洞和空間中執(zhí)行任務(wù)[4-7]。 3 設(shè)計(jì)方案 3．1 設(shè)計(jì)目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容 設(shè)計(jì)目標(biāo)：本移動(dòng)平臺(tái)主要用于地震火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的輔助援救工作，機(jī)械結(jié)構(gòu)，各個(gè)傳感器以及動(dòng)力部分是該平臺(tái)的基礎(chǔ)和重要組成部分。 研究?jī)?nèi)容：在設(shè)計(jì)該機(jī)器人時(shí)，應(yīng)從系統(tǒng)總體要求出發(fā)，考慮到機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)性，協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)聯(lián)，開(kāi)展頂層設(shè)計(jì)，研究綜合集成關(guān)鍵技術(shù)。 3．2 設(shè)計(jì)方案 移動(dòng)機(jī)構(gòu)作為通訊排障機(jī)器人的移動(dòng)載體，必須具備以下特點(diǎn)：一定的移動(dòng)速度和低能耗；良好的姿態(tài)穩(wěn)定性和高運(yùn)動(dòng)精度；能夠適應(yīng)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(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有：無(wú)肢運(yùn)動(dòng)（以蛇形機(jī)器人為主）、輪式、腿式、輪腿式和履帶式等。輪式機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、輪式滾動(dòng)摩擦阻力小和機(jī)械效率高等特點(diǎn)，但越過(guò)壕溝、臺(tái)階的能力差;腿式機(jī)器人具有適應(yīng)地形能力強(qiáng)的特點(diǎn)，能越過(guò)大的壕溝和臺(tái)階，其缺點(diǎn)是速度慢;輪腿式機(jī)器人融合腿式機(jī)構(gòu)的地形適應(yīng)能力和輪式機(jī)構(gòu)的高速高效性能，其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜;履帶式機(jī)器人地形適應(yīng)能力強(qiáng)，動(dòng)載荷小，設(shè)計(jì)緊湊，其缺點(diǎn)是重量大，能耗大。根據(jù)本題目的設(shè)計(jì)要求及技術(shù)特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)擬選擇輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)[14-15]。在排障功能上，我們考慮到實(shí)際情況，我們單獨(dú)運(yùn)用一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)來(lái)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)排障功能。在升降臺(tái)部分，我們分別布置了獨(dú)立的動(dòng)力以保證順利完成任務(wù)。 3．3 題目的可行性分析 輪式機(jī)器人地形適應(yīng)能力強(qiáng)，動(dòng)載荷小，設(shè)計(jì)緊湊，其缺點(diǎn)是重量輕，能耗小。本次設(shè)計(jì)擬選擇輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)[19-20]。輪式機(jī)器人的一個(gè)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(biāo)的最小數(shù)M，大于其獨(dú)立的廣義速度數(shù)N，也就是M＞N。相對(duì)于其他移動(dòng)機(jī)構(gòu)[16-18]，其越野機(jī)動(dòng)性能好，爬坡、越障、跨溝能力強(qiáng)，輪式的牽引性能好，有利于發(fā)揮較大的牽引力。相對(duì)于步行式行走機(jī)構(gòu)：技術(shù)成熟；控制簡(jiǎn)單。 前爪張開(kāi)式的設(shè)計(jì)，能夠有效的清除道路上的障礙，我們采用齒輪傳動(dòng)，再靠鏈條帶動(dòng)蝸桿，蝸桿傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，無(wú)噪聲，沖擊振動(dòng)小以及能得到很大的單級(jí)傳動(dòng)比[10]。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 安杰利斯，宋偉剛. 機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)原理[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. [2] 陳懇，楊向東，劉莉. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用[M]．北京: 清華大學(xué)出版社，2006． [3] 秦志強(qiáng)，陳偉，王文斌. 基礎(chǔ)機(jī)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(jī)器人探索[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社，2004． [5] 劉極峰. 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京: 高等教育出版社，2008． [6] 周志華，王玨. 機(jī)器人學(xué)習(xí)及其應(yīng)用2009[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2009. [7] 王灝, 毛宗源. 機(jī)器人的智能控制方法[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002. [8] McComb，Predko，任宗偉，龐明，王曉宇. 機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M]．北京：科學(xué)出版社，2008． [9] 霍偉. 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)與控制[M]．北京：高等教育出版社，2005． [10] 高國(guó)富，謝少榮，羅均. 機(jī)器人傳感器及其應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005. [11] 龔振邦. 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，1995. [12] （法）科依費(fèi)特, F，奇羅茲,M．著機(jī)器人技術(shù)導(dǎo)論[M]. 北京：國(guó)防科技大學(xué)出版社，1991. [13] 吳芳美. 機(jī)器人控制基礎(chǔ)[M]．中國(guó)鐵道出版社，1992. [14] 熊有倫. 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：華中理工大學(xué)出版社，1996. [15] 杜德煒. 機(jī)器人基本原理[M]．北京：三民書(shū)局股份有限公司，1983. [16] 徐德珠. 機(jī)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(xué)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(jī)械工業(yè)出版社，1995． [20] 夏立芳．金屬熱處理工藝學(xué)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1986． 開(kāi) 題 報(bào) 告 ２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）： 本課題名叫基于慧魚(yú)組件的通訊排障機(jī)器人設(shè)計(jì)—控制部分設(shè)計(jì)，考慮到機(jī)器人在援救中對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)聯(lián)性，以及機(jī)器人自身的強(qiáng)度，能夠在營(yíng)救過(guò)程中順利將幸存者救出，我們主要采用加強(qiáng)機(jī)械結(jié)構(gòu)以及利用所用材料的特性，使機(jī)器人更具實(shí)用性，安全性，耐用性，以及穩(wěn)定性。 開(kāi) 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)： 2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日