行走機器人改造開題報告

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1、 畢業(yè)設(shè)計開題報告 課 題 名 稱: STR11-280行走機器人改造 學(xué) 生 姓 名: 學(xué)校指導(dǎo)教師: 公司指導(dǎo)教師: 所 在 學(xué) 院: 材料工程學(xué)院 專 業(yè) 名 稱:材料成型及控制工程(模具設(shè)計) 2012年2月20日 說 明 1.根據(jù)教育部對畢業(yè)設(shè)計(論

2、文)的評估標(biāo)準(zhǔn),學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告》,由指導(dǎo)教師簽署意見、教研室審查,系教學(xué)主任批準(zhǔn)后實施。 2.開題報告是畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計(論文)工作前期內(nèi)完成,開題報告不合格者不得參加答辯。 3.畢業(yè)設(shè)計開題報告各項內(nèi)容要實事求是,逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達要明確、嚴(yán)謹(jǐn),語言通順,外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞,須注出全稱。 4.本報告中,由學(xué)生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述,應(yīng)不少于2000字,沒有經(jīng)過整理歸納,缺乏個人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報告按不合格論。 5.開題報告檢查

3、原則上在第4周完成,各系完成畢業(yè)設(shè)計開題檢查后,應(yīng)寫一份開題情況總結(jié)報告。 學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 學(xué)生姓名 呂晨科 學(xué) 號 080701214 專 業(yè) 材料成型及控制工程(模具設(shè)計) 學(xué)校指導(dǎo)老師 柯旭貴 職 稱 教授 所在學(xué)院 材料工程學(xué)院 單位指導(dǎo)老師 夏慶觀/牛小記 工程師 所在單位 南京康尼機電股份有限公司 課題來源 公司課題 課題性質(zhì) 工程設(shè)計 課題名稱 STR11-280行走機器人改造 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和意義 1.內(nèi)容和要求 (1) 熟悉原設(shè)計的機械原理,使用環(huán)境。 (

4、2) 分析STR11-280行走機器人使用要求與性能,進行改進型產(chǎn)品的方案設(shè)計。 (3) 要求總裝圖A0號圖紙一張,組件A1號圖紙2張,部件A2號圖紙2張,零件A3圖紙2張及8張A4號圖紙。 (4) 完成說明書。 2.意義 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)教學(xué)的最后一環(huán)節(jié),其目的在于要我們將大學(xué)所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識、基本技能和專業(yè)知識融會貫通,并結(jié)合實際設(shè)計,這對我們來說無疑是個絕佳的鍛煉機會,大學(xué)的課程學(xué)的快忘的也快,因此有這樣一個鞏固所學(xué)知識的機會對我們來說是非常有用的,更重要的是畢業(yè)設(shè)計還鍛煉了我們動手能力,這為我們將來步入工作崗位做好了準(zhǔn)備。 我的課題是STR11-280行走機器人改造,通

5、過對本課題的研究,培養(yǎng)了我綜合運用所學(xué)基礎(chǔ)理論知識,基本技能和專業(yè)知識,聯(lián)系生產(chǎn)實際并提出問題、分析問題、解決問題的能力,提升了自身創(chuàng)新能力;還進一步鞏固并拓展自己的專業(yè)知識,查找自身的薄弱環(huán)節(jié);更重要的是通過分析課題還提高了我查閱資料的能力,彌補了以前的不足;這次設(shè)計目的就是理論聯(lián)系實際,讓我基本掌握并運用較為先進的設(shè)計理念和設(shè)計方法,接受初步的工程技術(shù)訓(xùn)練,在老師的指導(dǎo)下,進一步提高自己的獨立設(shè)計的能力,為以后工作打好基礎(chǔ);最后用CAD和三維軟件進行裝配圖和零件圖的繪制,這不僅讓我對繪圖軟件的應(yīng)用有了一個新的認(rèn)識,還培養(yǎng)我運用專業(yè)軟件解決工程實際問題的能力。 文獻綜述 1

6、機器人的由來 首先說下“機器人”(robot)一詞的由來 “robot”一詞源出自捷克語“robota”,意謂“強迫勞動”。 1959年美國英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺工業(yè)機器人,機器人的歷史才真正開始。 英格伯格在大學(xué)攻讀伺服理論,這是一種研究運動機構(gòu)如何才能更好地跟蹤控制信號的理論。德沃爾曾于1946年發(fā)明了一種系統(tǒng),可以“重演”所記錄的機器的運動。1954年,德沃爾又獲得可編程機械手專利,這種機械手臂按程序進行工作,可以根據(jù)不同的工作需要編制不同的程序,因此具有通用性和靈活性,英格伯格和德沃爾都在研究機器人,認(rèn)為汽車工業(yè)最適于用機器人干活,因為是用重型機器進行工作,

7、生產(chǎn)過程較為固定。1959年,英格伯格和德沃爾聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機器人 我國科學(xué)家對機器人的定義是:“機器人是一種自動化的機器,所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力,如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力,是一種具有高度靈活性的自動化機器”。 2機器人的發(fā)展的三個階段 機器人發(fā)展大致經(jīng)歷了三個成長階段,也即三個時代。 第一代為簡單個體機器人,這一時期的機器人屬于“示教再現(xiàn)”型機器人,只具有記憶、存儲能力,按相應(yīng)程序重復(fù)作業(yè),對周圍環(huán)境基本沒有感知與反饋控制能力。 第二代為群體勞動機器人,屬于有感覺的機器人。它能夠獲得作業(yè)環(huán)境和作業(yè)對象的部分相關(guān)信息,進行一定的

8、實時處理,引導(dǎo)機器人進行作業(yè)。第二代機器人已進入了使用化,在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。 第三代為類似人類的智能機器人,它的未來發(fā)展方向是有知覺、有思維、能與人對話可根據(jù)作業(yè)要求與環(huán)境信息自主地進行工作。 隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展,機器人技術(shù)已廣泛應(yīng)用于人類社會的各個領(lǐng)域。在制造業(yè)中誕生的工業(yè)機器人是繼動力機、計算機之后而出現(xiàn)的全面延伸人的體力和智力的新一代生產(chǎn)工具。從狹義的機器人概念向廣義的機器人技術(shù)概念轉(zhuǎn)移,從工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)向解決方案業(yè)務(wù)的機器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機器人技術(shù)的內(nèi)涵已變?yōu)殪`活應(yīng)用機器人技術(shù)的、具有實際動作功能的智能化系統(tǒng)。機器人結(jié)構(gòu)越來越靈巧,控制系統(tǒng)愈來愈小,其智能也越來越高

9、,并正朝著一體化方向發(fā)展。      文獻綜述 3機器人按構(gòu)件分為5大類 我們可以把機器人的構(gòu)件按照電子功能分為5大類:傳感器、通訊部分、控制部分、執(zhí)行器和電源。 (1) 傳感器 除操作程序之外,機器人的輸入絕大部分來自所包含的傳感器。就像我們自己的五官一樣,傳感器向機器人提供有關(guān)外部世界的信息。信息為主要目標(biāo)的機器人需要把信息反饋給遠(yuǎn)程操作員。無論哪種情況,傳感器都是機器人解剖結(jié)構(gòu)的重要組成部分 (2) 通訊  對于機器人而言,內(nèi)部和外部通訊都是至關(guān)重要的。內(nèi)部通訊直接決定了操作的實時性。猶如人類的神經(jīng)系統(tǒng),內(nèi)部通訊把信息從傳感器饋送給處理器或機器人的控制部分。內(nèi)部通信

10、協(xié)議的速度直接影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度。未來對機器人通訊的要求,不論是內(nèi)部通訊還是外部通訊,都將歸結(jié)為“更快”。特別地,更寬的帶寬和為其它行業(yè)開發(fā)的高速協(xié)議將受到機器人設(shè)計者的歡迎并被加以利用。   (3) 控制控制或處理節(jié)點是機器人系統(tǒng)的“腦”。 對傳感器數(shù)據(jù)的處理能力將決定機器人實現(xiàn)先進工作方式的能力。機器人領(lǐng)域不僅對處理能力有更高的需求,某些控制方面的功能對機器人也很重要。由于機器人需要移動,為使機器人及周圍物件免遭破壞,機器人應(yīng)具有中斷水平的實時處理能力。在某些情況下,碰撞檢測和避障處理在靠近動作機構(gòu)但與主控制節(jié)點分離的處理器中完成。這種類型的外設(shè)控制可以

11、分擔(dān)主處理器的處理負(fù)荷并對刺激猶如“潛意識”般地做出反應(yīng)。軟件正在成為機器人領(lǐng)域中最重大的研發(fā)領(lǐng)域。研究人工智能,特別是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目的是使計算機能夠更好地自己學(xué)習(xí)如何來完成任務(wù)。對控制算法的改進也正在進行中。 文獻綜述 (4) 執(zhí)行器  機器人系統(tǒng)區(qū)別于其它電子系統(tǒng)的特性之一是移動。只有具有移動能力的系統(tǒng)才能歸類到機器人。要使機器人移動,就必須為之提供執(zhí)行器。最常見的執(zhí)動器是電動機,盡管也使用非電磁執(zhí)行器。這些“納米肌肉”將改變機器人移動的方式,幫助機器人設(shè)計師模仿人類和動物的動作。這種合金很輕,其機械性能與我們自己的肌肉相近。   (5) 電源  由于有線電源不

12、適于自行移動的機器人,在機器人中最常見的電源是電池。但電池顯然是機器人長期現(xiàn)場部署的限制因素,而且,如所周知,運動會相對消耗更多的能量。另外,電池可能也是機器人系統(tǒng)中最大和最重的一個部分,對于要求體積小機動性強的機器人來說,這將給機械設(shè)計帶來問題。 五、 我國機器人市場發(fā)展趨勢 我國機器人市場競爭越來越激烈,因此我國機器人行業(yè)要認(rèn)識到以下幾點情況: 第一,機器人技術(shù)是我國由制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變的主要手段和途徑,政府要對國產(chǎn)機器人有更多的政策與經(jīng)濟支持,參考國外先進經(jīng)驗,加大技術(shù)投入與改造; 第二,在國家的科技發(fā)展計劃中,應(yīng)該繼續(xù)對智能機器人研究開發(fā)與應(yīng)用給予大力支持,形成產(chǎn)品和自

13、動化制造裝備同步協(xié)調(diào)的新局面; 第三,部分國產(chǎn)機器人已經(jīng)與國外相當(dāng),企業(yè)采購機器人時不要盲目進口,應(yīng)該綜合評估,立足國產(chǎn)。 六、敢于挑戰(zhàn)與創(chuàng)新   機器人技術(shù)還有很多創(chuàng)新有待完成。中國制造業(yè)面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰(zhàn),加快機器人技術(shù)的研究開發(fā)與生產(chǎn)是我們抓住這個歷史機遇的主要途徑 (1)提高工作速度和運動精度,減少自身重量和占地面積。 (2)加快機器人部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化,將各種功能機械模塊與控制模塊、檢測模塊組合成結(jié)構(gòu)用途不同的機器人。 (3)采用新型結(jié)構(gòu),如微動機構(gòu)、多關(guān)節(jié)手臂、類人手指、新型行走機構(gòu)等,以適應(yīng)各種作業(yè)需要 文獻綜述 (4)研制各

14、種傳感檢測裝置,如視覺、觸覺、聽覺和測距傳感器等,來獲取有關(guān)工作對象和外部環(huán)境的信息,使其具有模式識別的能力。 (5)利用人工智能的推理和決策技術(shù),使機器人具有問題求解、動作規(guī)劃等功能。  (6)縮短實時系統(tǒng)響應(yīng)的總時間(從傳感器到執(zhí)行器)以增強機器人的性能;  (7)具有先進的人工智能以增強自主決策能力   參考文獻 [1]吳振彪,王正家主編,《工業(yè)機器人》華中科技大學(xué)出版社 [2]陳佩云,我國工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展的歷史現(xiàn)狀與展望,《機器人技術(shù)與應(yīng)用》1994 [3]王握文,《世界機器人發(fā)展歷程》國防科技,2001,(01) [4]劉豹,《現(xiàn)代控制理論》北京機械工業(yè)出

15、版社,1999 [5]摩雷,李澤湘,《機器人操作的數(shù)學(xué)導(dǎo)論》北京機械出版社,1997: [6]坂本范行著,崔素蓮翻譯,《機器人DIY系列》科學(xué)技術(shù)出版社 [7] 吳廣玉,姜復(fù)興編《機器人概述》哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 [8](日)加藤—郎編,《機器人基礎(chǔ)知識》,上??茖W(xué)技術(shù)出版社 [9]馬香峰主編《機器人原理及應(yīng)用》,機械工業(yè)出版社 [10]吳瑞祥編著《機器人》,北京航空航天大學(xué)出版社 [11]程土編譯,《機器人探索它的歷史和背景》,科學(xué)技術(shù)資料中心 研究內(nèi)容 1.設(shè)計、改進思路 材料方面,原材料硬度不夠,粗糙度太大, 性能方面,使機器人更加靈敏輕

16、巧,提高工作速度和運動精度, 設(shè)計方面,優(yōu)化結(jié)構(gòu),動作協(xié)調(diào),使機器人外觀美觀,減少自身重量。 成本方面,節(jié)約成本 2.課題研究的主要內(nèi)容 3.解決的關(guān)鍵問題: 零件的部位和零件材料的更換是本次機器人改造的關(guān)鍵。 4.預(yù)期成果: (1)產(chǎn)品零件圖; (2)開題報告;外文翻譯; (3)三維建模及各零件圖; (4)設(shè)計說明書; 研究計劃 第一周~ 第二周 1、熟悉課題及標(biāo)準(zhǔn)文件,查閱并收集有關(guān)資料,為寫開題報告做準(zhǔn)備; 2、考慮STR11-280行走機器人設(shè)計原理; 3、翻譯完成3000字的外文翻譯。 第三周 1、完成開

17、題報告撰寫英文資料翻譯。 第四周~ 第六周 1、提交初步STR11-280行走機器人的方案設(shè)計,評審并改進; 2、提交定型的STR11-280行走機器人的方案設(shè)計。 第七周~ 第八周 繪制STR11-280行走機器人裝配圖。; 第九周 繪制STR11-280行走機器人裝配圖,并開始三維建模。 第十周~ 第十三周 修改裝配圖,修改零件圖。 第十四周 設(shè)計收尾,開始撰寫設(shè)計說明書。 第十五周 撰寫設(shè)計說明書,準(zhǔn)備答辯。 第十六周 答辯。 特色與創(chuàng)新 熟悉機器人的工作原理,使用性能,客戶需求,進行改造使機器人更加靈活方便,采用CAD繪制裝配圖,三維制圖軟件繪制模具零件的三維圖,能更直觀反映機器人的工作情況 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽名: 2012年 月 日 教研室 意 見 主任簽名: 2012年 月 日 學(xué)院意見 教學(xué)院長簽名: 2012年 月 日

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