多功能童車的開發(fā)前景設計

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河南科技學院本科畢業(yè)論文（設計）中期進展情況檢查表 學生姓名 班級 機制053 指導教師 論文（設計）題目 多功能童車的開發(fā)設計 目前已完成任務 1.從圖書館、網(wǎng)上查找相關畢業(yè)設計的資料，能夠自己獨立的閱讀部分資料，完成開題報告 2.查找并完成了兩千字左右的外文翻譯； 3.基本完成論文草稿。 4.初步學習SolidWorks軟件。 是否符合任務書要求進度：符合 尚需完成的任務 熟練運用SolidWorks軟件進行三維實體建模，運用SolidWorks軟件對零件進行設計。 能否按期完成論文（設計）：能 存在問題和解決辦法 存 在 問 題 運用SolidWorks軟件對零件運動設計中遇到問題，以及機械手部分功能的實際設計解決問題。 擬 采 取 的 辦 法 學習SolidWorks軟件對零件設計的方法，以及查閱資料初步解決。 指導教師簽 字 日期 年 月 日 教學院長（系主任） 意 見 簽字： 年 月 日 河南科技學院本科生畢業(yè)論文（設計）任務書 題目名稱 多功能童車的開發(fā)設計構想 學生姓名 所學專業(yè) 機械設計制造及其自動化 學號 指導教師姓名 所學專業(yè) 機械 職稱 完成期限 2008年12月12日至2009年6月5日 一、論文（設計）主要內(nèi)容及主要技術指標 1.主要內(nèi)容 主要設計童車實現(xiàn)各功能的機械，運動配合。設計能完成預計的功能，如折疊功能，機械手功能以及后期系統(tǒng)調試。 2.技術指標 （1）用Solidwords進行三維造型設計； （2）童車車型及部分機構進行設計。 二、 畢業(yè)論文（設計）的基本要求 1.畢業(yè)設計（論文）一份：有400字左右的中英文摘要，正文后有20篇左右的參考文獻，正文中要引用5篇以上文獻，并注明文獻出處。 2.有不少于2000漢字的與本課題有關的外文翻譯資料； 3.畢業(yè)設計總字數(shù)在20000字以上； 4.主要零件圖； 5.實體造型、虛擬裝配。 三、畢業(yè)論文（設計）進度安排 1.2008年12月16日-2008年12月21日，下達畢業(yè)設計任務書；寒假期間完成英文資料翻譯和開題報告。 2. 2009年2月16-2月27日（第1-2周），指導教師審核開題報告、設計方案和英文資料翻譯。 3. 2009年3月2日-4月24日（第3-10周），畢業(yè)設計單元部分設計。 4. 2009年4月20日-4月30日（第10-11周），畢業(yè)設計中期檢查。 5. 2009年5月4日-5月22日（第12-14周），設計仿真、程序調試、線路板制作調試， 整理、撰寫畢業(yè)設計報告。 6. 2009年5月25-6月5日（第15-16周）上交畢業(yè)設計報告，指導教師、評閱教師審查評閱設計報告，畢業(yè)設計答辯資格審查。畢業(yè)設計答辯，學生修改整理設計報告。 目 錄 1 引言 1 2 童車功能設計 2 2.1 功能要求 2 2.2 功能設計方案 2 2.2.1童車車體設計 2 2.2.2折疊功能設計 2 2.2.3自動行駛功能設計 2 2.2.4危險處理功能設計 3 2.3 功能總結 3 3 童車零件設計 5 3.1 各功能所需零件設計 5 3.1.1 折疊功能零件 6 3.1.2 立式功能零件設計 6 3.1.3 傳動部件設計 6 4 機械手設計 7 4.1 機械手動力設計 7 4.2 機械手的具體功能 7 4.2.1 伸縮功能設計 7 4.2.2 轉動功能設計 7 4.2.2 螺絲電機原理 8 5 系統(tǒng)功能設計 10 5.1 系統(tǒng)可控機構 10 5.2 系統(tǒng)功能設計 11 5.3 系統(tǒng)軟件選擇 12 6 主要零部件設計 15 6.1 車輪繪制 15 6 小結 16 致謝 17 參考文獻 18 1 引言 現(xiàn)代生產(chǎn)和科學技術的發(fā)展，對自動化技術提出越來越高的要求，同時也為自動化技術的革新提供了必要條件。70年代以后，自動化開始向復雜的系統(tǒng)控制和高級的智能控制發(fā)展，并廣泛地應用到國防、科學研究和經(jīng)濟等各個領域，實現(xiàn)更大規(guī)模的自動化，例如大型企業(yè)的綜合自動化系統(tǒng)、全國鐵路自動調度系統(tǒng)、國家電力網(wǎng)自動調度系統(tǒng)、空中交通管制系統(tǒng)、城市交通控制系統(tǒng)、自動化指揮系統(tǒng)、國民經(jīng)濟管理系統(tǒng)等。自動化的應用正從工程領域向非工程領域擴展，如醫(yī)療自動化、人口控制、經(jīng)濟管理自動化等。自動化將在更大程度上模仿人的智能，機器人已在工業(yè)生產(chǎn)、海洋開發(fā)和宇宙探測等領域得到應用，專家系統(tǒng)在醫(yī)療診斷、地質勘探等方面取得顯著效果。工廠自動化、辦公自動化、家庭自動化和農(nóng)業(yè)自動化將成為新技術革命的重要內(nèi)容，并得到迅速發(fā)展。 自動化是一門涉及學科較多、應用廣泛的綜合性科學技術。作為一個系統(tǒng)工程，它由5個單元組成： （1）程序單元 決定做什么和如何做。 （2）作用單元 施加能量和定位。 （3）傳感單元 檢測過程的性能和狀態(tài)。 （4）制定單元 對傳感單元送來的信息進行比較，制定和發(fā)出指令信號。 （5）控制單元 進行制定并調節(jié)作用單元的機構。自動化的研究內(nèi)容主要有自動控制和信息處理兩個方面，包括理論、方法、硬件和軟件等，從應 用觀點來看，研究內(nèi)容有過程自動化、機械制造自動化、管理自動化、實驗室自動化和家庭自動化等。 機器或裝置在無人干預的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進行操作或控制的過程，其目標是“穩(wěn)，準，快”。自動化技術廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學研究、交通運輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務和家庭等方面。采用自動化技術不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴展人的器官功能，極大地提高勞動生產(chǎn)率，增強人類認識世界和改造世界的能力。因此，自動化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術現(xiàn)代化的重要條件和顯著標志。 現(xiàn)代家庭自動化多數(shù)為使生活更舒適、更方便、更安全，而對于兒童的安全與成長考慮的非常少，子女是家庭和國家的希望和未來，兒童的健康成長對于國家的富強有著極其重大的意義，所以設計這款集娛樂、保護、教育為一體的童車是非常適應的和需要的。 2 童車功能設計 2.1 功能要求 本款童車的基本功能有：可乘坐、折疊、自動行駛以及處理危險事物。孩子在剛學會站立時，是不能長時間站立的，在孩子無法站立或剛剛學會站立是可乘坐這款童車。如果孩子自己行走，童車可折疊和在后跟隨，時刻對孩子四周的環(huán)境進行監(jiān)測，如有危險，信號會被系統(tǒng)接收，并作出反應，機械手可帶離孩子遠離危險區(qū)域，或者是機械手將危險物處理掉，從而保證孩子的安全。 童車功能復雜，必然對設計要求嚴格。首先，童車整個車身設計必須能夠使諸多功能實現(xiàn)。其次，童車功能的實現(xiàn)與各個零件的準確設計以及配合是分不開的。最后，設計完畢在童車的準確度和靈敏度上要滿足實際的需要。 童車動力可有電動和燃料動力，由于童車是用于兒童使用，其就必須要輕便、動力穩(wěn)定，而且考慮對兒童身體健康的因素，電動是比燃料動力更好的選擇。 2.2 功能設計方案 2.2.1童車車體設計 現(xiàn)在的童車市場，有多種多樣的童車：傘柄車、手推車、雙胞胎車等等，種類繁多。雖然其大都是對童車形狀進行改進，功能單一，但是在車身方面從兒童視角考慮，充分滿足兒童的需要。由于現(xiàn)有童車設計車身設計已是多種多樣，所以本款童車車身的設計重點不是外型設計，而是在四輪童車和三輪童車（圖1）的設計上。 四輪童車在安全方面比三輪童車優(yōu)越，在行駛時很穩(wěn)定，但如果在四輪童車的基礎上設計本款童車，設計難度將會增大，同時由于童車的行駛速度比較慢，所以三輪童車的安全也比較可靠，設計也是比較簡單，而且培養(yǎng)孩子的騎行能力，為以后學習自行車打個堅實的基礎。 圖1 2.2.2折疊功能設計 折疊并不是拆卸，折疊是將車把收起在車箱內(nèi)，所以可在童車支撐處加一可供旋轉用的鉸鏈即可。通過旋轉角度的調節(jié)，來實現(xiàn)童車的狀態(tài)，即坐式或立式。 2.2.3自動行駛功能設計 要自動行駛除了系統(tǒng)程序調節(jié)外，童車機械結構應有相應的配合。系統(tǒng)程序在后面再做敘述，現(xiàn)從童車的硬件分析： 萬向輪可調節(jié)行駛方向，在童車自動行駛時，方向需要有效調節(jié)，在選擇三輪童車的方案，唯一可用來調節(jié)方向的輪子，只有單輪，即非動力輪。 由于現(xiàn)市場在有電控萬向輪，所以此項設計可省去，其可完全適用童車輪子的360度角度調節(jié)，對童車自動行駛時方向自動調節(jié)功能完全可以實現(xiàn)。如圖2： 圖2 2.2.4危險處理功能設計 本款設計最大特點是在對危險的處理上，由于在孩子的眼中，一切事物都是好奇的，但是有的事物對幼兒來說是相當危險的。一般有水、火、電等，避免孩子的接觸。童車的設計要實現(xiàn)這一功能，就必須有一個可以將危險物帶離孩子身邊的設計———機械手。 機械手是一種能自動化定位控制，并可重新編程序改變動作的多功能機器，它有多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。 機械手技術涉及到力學、機械學、電氣液壓技術、自動控制技術、傳感器技術和計算機技術等科學領域，是一門跨學科綜合技術。生產(chǎn)中應用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率；可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質量、實現(xiàn)安全生產(chǎn)；工業(yè)機械手在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調、頻繁和重復的長時間作業(yè)，或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè)。因單片機設計復雜, 需較多繼電器,接線繁雜, 易受車體振動干擾,而存在可靠性差、故障多、維修困難等問題?？删幊绦蚩刂破鱌LC控制的機械手控制系統(tǒng)動作簡便、線路設計合理、具有較強的抗干擾能力, 保證了系統(tǒng)運行的可靠性,降低了維修率, 提高了工作效率[3]。 機械手可以單獨完成一些復雜的步驟，所以這一功能用機械手來實現(xiàn)，是完全可靠和方便的。 2.3 功能總結 （1）（折疊功能）當童車無人乘坐時，童車可折疊跟隨，其車把部分收起，車箱立起，后輪著地，兩大輪為動力輪，后輪為方向輪。如圖3： 圖3 （2）（坐式行使功能）坐式功能可供乘坐，車把展開，前輪為方向輪，后輪為動力輪。如圖4： 圖4 （3）（立式機械手操作功能）立式狀態(tài),機械手可伸縮,抓取危險物品遠離兒童,其可實現(xiàn)360°旋轉。如圖5： 圖5 3 童車零件設計 3.1 各功能所需零件設計 由于功能較為復雜，且童車在實際使用中，特定的人群與特定的用途，要求零件設計上要嚴格遵從安全、輕便、簡單、準確的原則。 3.1.1 折疊功能零件 方案一 設計一轉動鉸鏈，可由電機帶動，通過童車內(nèi)部系統(tǒng)調節(jié)電機的轉動方向和角度大小來實現(xiàn)折疊功能，此方案的優(yōu)點在于準確，同時靈敏度高，缺點則是設計較復雜，需要的技術要求高，同時在后續(xù)的工作中加大了工作量和工作難度。 方案二 采用一種棘輪結構[6]（圖6），輪軸上纏繞一根鋼絲，在內(nèi)部設計一電機，電機帶動動輪轉動，使鋼絲收、放，來實現(xiàn)車體的折疊。在整個設計中，車體的折疊是童車需要立式時，首先的動作是機械手接觸地面以支撐車體，使車體前端抬起一定角度，同時后端動力輪轉動，帶動車后端向前，逐漸成為立式，在達到一定角度后，電磁鐵得電，棘輪卡齒抬起，在車前端自身重力的作用下，鋼絲放出，車前端自然下垂，實 現(xiàn)折疊功能。然后動力輪繼續(xù)轉動，直到車體完全直立，收回機械手，完成折疊動作。此方案設計簡單，且在整體中設計較為緊湊，也不增加設計的難度，和后續(xù)工作量。缺點是對動作連續(xù)性和準確性要求較高。 方案一和方案二比較，在從市場角度和使用者角度，市場要求成本低，生產(chǎn)較為容易，且技術較低，效益好，而對于兒童來說，安全大為重要。方案一，對技術要求高且在實際的使用中，將會有失靈或斷齒現(xiàn)象，在安全方面有缺陷，所以選方案二較為妥當。 圖6 3.1.2 立式功能零件設計 方案一 架式結構 兩個動力輪，其軸是安裝在車體伸出的支架上的，其優(yōu)點是平衡性好；缺點是傳動設計較為復雜，增大設計難度，對動力部件要求較高，無法實現(xiàn)準確傳動。 方案二 內(nèi)軸式結構 在后車箱內(nèi)安裝動力軸，靠齒輪傳動帶動輪子轉動，傳動穩(wěn)定，結構較為簡單，且閉式齒輪，對齒輪壽命也有一定保障。 所以，從兩個方案比較可知，方案二較佳。 3.1.3 傳動部件設計 方案一 鏈傳動 鏈輪傳動沒有彈性滑動和打滑，能保持準確的平均傳動比；需要的張緊力小，作用在軸上的壓力小，可減少軸承的摩擦損失；結構緊湊；能在高溫，有油污等惡劣環(huán)境下工作；缺點：瞬時轉速和瞬時傳動比不是常數(shù)，傳動的平穩(wěn)性較差，有一定的沖擊和噪聲。 方案二 齒輪傳動 效率高，在常用的機械傳動中，以齒輪傳動效率為最高，閉式傳動效率為96%~99%，這對大功率傳動有很大的經(jīng)濟意義。結構緊湊，比帶、鏈傳動所需的空間尺寸小。3)工作可靠、壽命長?? 設計制造正確合理，傳動比穩(wěn)定[8]?。 4 機械手設計 4.1 機械手動力設計 由于童車的特殊用途和其自身設計特點的限制，童車不可能太過大，應盡可能小、輕、便。機械手有很多功能不可能采用一些傳統(tǒng)的動力設計方案，如液壓傳動、氣動等，所以應最可能簡單且準確的實現(xiàn)機械手的所有功能。 4.2 機械手的具體功能 4.2.1 伸縮功能設計 機械手的伸縮功能可采用螺絲桿旋轉來實現(xiàn)，如圖7： 圖7 4.2.2 轉動功能設計 機械手可實現(xiàn)360°轉動，此功能是在車箱內(nèi)部用一電機來帶動，左右機械手實現(xiàn)同步、同角度旋轉。如圖8： 機械手 圖8 4.2.2 螺絲電機原理 1）綠色部分為螺絲電機及絲桿，螺絲電機旋轉帶動絲桿轉動，絲桿上的螺紋帶動機械手2（右）伸縮。如圖9： 圖9 2）綠色為螺絲電機，固定在機械手1（上圖），絲桿通過螺紋來使機械手2（右 灰）伸縮。如圖10 圖10 5 系統(tǒng)功能設計 5.1 系統(tǒng)可控機構 轉動1 童車主要轉動功能部件有4個電機順序轉動，轉動1控制車把的折疊和展開，轉動2控制左右機械手同步、同角度轉動，轉動3控制行駛方向，轉動4控制機械手伸縮。如圖11，12，13： 轉動2 圖11 轉動3 圖12 轉動4 圖13 5.2 系統(tǒng)功能設計 動作一 機械手轉動（轉動2）一定角度，螺絲電機轉動（轉動4），使車身抬高，后輪轉動后箱前進，逐漸直立。如圖14: 圖14 動作二 棘輪卡齒抬起，車前身自重，完成折疊。如圖15: 圖15 動作三 后輪旋轉使后箱前進，完成直立，收回機械手，電控輪轉動（轉動4）控制方向，后輪為動力輪，完成直立行駛。 5.3 系統(tǒng)軟件選擇 童車功能實現(xiàn)的系統(tǒng)，可由單片機控制，也可用PLC控制。PLC更注重于工業(yè)應用，對于防干擾、設備接口、聯(lián)網(wǎng)、模塊化都有完善的技術支撐，使用更簡單，成本高。 而單片機技術含量高，使用靈活但是工作量很大的，對于抗干擾、模塊化要求低，成本低廉，應用廣泛。特別適合于開發(fā)消費電子、商業(yè)應用的電子、玩具、家電等等。 PLC是建立在單片機之上的產(chǎn)品，單片機是一種集成電路，兩者不具有可比性。 單片機可以構成各種各樣的應用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是單片機應用系統(tǒng)的一個特例。 不同廠家的PLC有相同的工作原理，類似的功能和指標，有一定的互換性，質量有保證，編程軟件正朝標準化方向邁進。這正是PLC獲得廣泛應用的基礎。而單片機應用系統(tǒng)則是八仙過海，各顯神通，功能千差萬別，質量參差不齊，學習、使用和維護都很困難。 從工程的角度，談談PLC與單片機系統(tǒng)的選用； 對單項工程或重復數(shù)極少的項目，采用PLC方案是明智、快捷的途徑，成功率高，可靠性好，手尾少，但成本較高。 對于量大的配套項目，采用單片機系統(tǒng)具有成本低、效益高的優(yōu)點，但這要有相當?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗才能使系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運行。最好的方法是單片機系統(tǒng)嵌入PLC的功能，這樣可大大簡化單片機系統(tǒng)的研制時間，性能得到保障，效益也就有保證[9]。 PLC程序設計： 表1 I/O接口 輸入 輸出 車把（電機1） X0,X1 電機1正反轉 Y0,Y1 棘輪（電機2） X2 棘輪正轉 Y2 電磁鐵 X3 電磁鐵得電，放開棘輪 Y3 動力輪（電機3） X4,X5 電機3正反轉 Y4,Y5 機械手（電機4） X6,X7 電機4正反轉 Y6，Y7 電控萬向輪（電機6） XA,XB 電機6正反轉 YA,YB 機械手伸縮（電機5） X8,X9 電機5正反轉 Y8,Y9 程序指令 ST XO OR Y0 AN/ X1 OT R0 ST X1 OR Y1 AN/ X0 OT Y1 ST X2 AN/ R0 OT Y2 ST X2 TMY 1 K 5 ST T1 OT R0 ST X3 AN/ R1 OT Y3 ST X3 TMY 2 K 5 ST T2 OT R1 ST X4 OR Y4 AN/ X5 OT Y4 ST X5 OR Y5 AN/ X4 OT Y5 ST X6 OR X6 AN/ X7 OT Y6 ST X7 OR Y7 AN/ X6 OT Y7 ST X8 OR Y8 AN/ X9 OT X8 ST X9 OR Y9 AN/ X8 OT Y9 ST XA OR YA AN/ XB OT YA ST XB OR YB AN/ XA OT YB ED 6 主要零部件設計 6.1 車輪繪制 繪制草圖：選前視基準面，繪制一圓，半徑為40mm，選擇特征拉伸凸臺，拉伸10mm。選擇圓角命令，選擇三面，繪制實體圓角。選擇車輪一圓面，在其上繪制一草圖，如圖16，再選擇拉伸切除命令，選擇完全貫穿，選擇此特征，利用圓形陣列命令，輸入數(shù)據(jù)如圖17，點確定。 在車輪圓心繪制一圓，如圖18，選擇特征拉伸切除命令[13]，選擇完全貫穿，即成功繪制車輪，如圖19。 圖16 圖17 圖18 圖19 6 小結 全部設計任務及問題都能得到有效解決，在設計中通過遇到問題——思考問題——解決問題，鞏固了所學知識，在獨立的完成設計的這段時間里，自己可以自主的查資料，找文獻。有目的，有針對性的去解決問題，這對以 后的學習和工作都是大大有利的，也讓自己積累了大量經(jīng)驗，為畢業(yè)以后工作打好基礎。通過設計，加深了對機械設計基礎的理解，同時對SolidWorks軟件知識的學習，我了解到了Solidworks的基本原理和具體運用方法。并且能夠運用SolidWorks軟件對各種零件進行三維實體建模,掌握了一定得計算機輔助設計技能，給我有很大啟發(fā)。 致謝 在這段設計期間，我的導師叢老師在我遇到困難時，給了我很多幫助，在叢老師的無私幫助下，我才能完成自己的設計，我要謝謝叢老師的幫助。在設計構思及修改過程中，叢老師在百忙之中了解問題，并提出了寶貴的解決意見。其嚴謹求實的治學態(tài)度，一絲不茍的研究精神，令我受益非淺，在此向叢老師致以最誠摯的謝意。 衷心感謝各位老師在百忙之中對本人設計進行審查，并提出寶貴的意見。 最后，感謝所有幫助和關心我的人。 參考文獻 [1] 藍榮香等.Solidworks零件設計技術與實踐.甲子工業(yè)出版社，2007 [2] 鄢景華,自動控制原理.哈爾濱工業(yè)大學出版社,1998 [3] 劉廣瑞,機器人創(chuàng)新制作.西北工業(yè)大學出版社,2002 [4] 約翰·埃歐文,PLC機器人初等指南.科學出版社,2001 [5] 李國厚,PLC原理與應用設計.化學工業(yè)出版社,2001 [6] 陳立德,機械設計基礎課程設計.高等教育出版社,2006 [7] 李朝青,單片機原理及接口技術.北京航空航天大學出版社,2005 [8] 濮良貴 紀名剛,機械設計.高等教育出版社,2006 [9] 陳付貴 范錫枝,計算機基礎教程.電子科技大學,2001 [10] 何翌苼、陳涉、陸利峰,Solidworks基礎及應用教程.電子工業(yè)出版社,2002 [11] 王蘭美,機械制圖.高等教育出版社,2001 [12] 陳立德,機械設計基礎課程設計.高等教育出版社,2006 [13] 蔡慧林，戴建強，席晨飛等,基于Solidworks的應力分析和運動仿真的研究.電子工業(yè)出版社，2006 [14] 陳明主,機械制造工藝學.機械工業(yè)出版社,2006 [15] 黃觀堯、劉寶河等,機械制造工藝基礎.天津大學出版社,2005 [16] 孫恒 陳作模 葛文杰等,機械原理.西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室,2006 18 河南科技學院 2009屆本科畢業(yè)論文（設計） 論文題目：多功能童車開發(fā)設計構想 學生姓名： 所在院系： 機電學院 所學專業(yè)： 機械設計及其自動化 導師姓名： 完成時間：2009年5月20日 摘 要 本設計是用于父母忙于工作，對子女無法隨時隨地照看，避免兒童接觸水、電、火等危險物，基于機電結合，利用棘輪機構、電控機構，實現(xiàn)童車的折疊功能、自動行駛功能以及機械手伸縮功能，并在與Solidworks設計軟件結合設計一款集保護、教育、娛樂為一體多功能童車，在整個設計中，對車體整體、功能部件以及童車運動進行了基本的設計。本童車的基本功能有：可乘坐、折疊、自動行駛以及處理危險事物。 關鍵詞：多功能，自動化，童車，機械手 Designed and developed the concept of multi-purpose baby stroller Abstract The design is for the parents when they are too busy in work to look after their children.To protect children from exposure to water, electricity, fire or other dangerous objects. Basing on the mechanical and electrical integration, the use of ratchet mechanism, electric-controlled institutions, to achieve folding baby stroller functionality, automatic driving function as well as telescopic manipulator function and design with Solidworks software to design a set protection, education and entertainment into one multi-purpose baby stroller, in the design of the whole body, as well as the baby stroller campaign features a basic design. The basic function of the baby stroller are: to use, folding, automatic driving, as well as the handling of dangerous things. Key words: multi-functional, automation, baby stroller, mechanical hand 本科生畢業(yè)論文（設計）開題報告 題目名稱 多功能童車的開發(fā)前景 學生姓名 所學專業(yè) 機械設計制造及其自動化 學號 指導教師姓名 所學專業(yè) 機械 職稱 副教授 完成期限 一、選題的目的意義 機器或裝置在無人干預的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進行操作或控制的過程，其目標是“穩(wěn)，準，快”。采用自動化技術不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴展人的器官功能，極大地提高勞動生產(chǎn)率，增強人類認識世界和改造世界的能力。因此，自動化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術現(xiàn)代化的重要條件和顯著標志。 自動化的廣義內(nèi)涵至少包括以下幾點：在形式方面，制造自動化有三個方面的含義：代替人的體力勞動，代替或輔助人的腦力勞動，制造系統(tǒng)中人機及整個系統(tǒng)的協(xié)調、管理、控制和優(yōu)化。在功能方面，自動化代替人的體力勞動或腦力勞動僅僅是自動化功能目標體系的一部分。自動化的功能目標是多方面的，已形成一個有機體系。在范圍方面，制造自動化不僅涉及到具體生產(chǎn)制造過程，而是涉及產(chǎn)品生命周期所有過程。 現(xiàn)代家庭自動化多數(shù)為使生活更舒適、更方便、更安全，而對于兒童的安全與成長考慮的非常少，子女是家庭和國家的希望和未來，兒童的健康成長對于國家的富強有著極其重大的意義，所以設計這款集娛樂、保護、教育為一體的童車是非常適應的和需要的。 二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 現(xiàn)代生產(chǎn)和科學技術的發(fā)展，對自動化技術提出越來越高的要求，同時也為自動化技術的革新提供了必要條件。70年代以后，自動化開始向復雜的系統(tǒng)控制和高級的智能控制發(fā)展，并廣泛地應用到國防、科學研究和經(jīng)濟等各個領域，實現(xiàn)更大規(guī)模的自動化，自動化的應用正從工程領域向非工程領域擴展，如醫(yī)療自動化、人口控制、經(jīng)濟管理自動化等。自動化將在更大程度上模仿人的智能，機器人已在工業(yè)生產(chǎn)、海洋開發(fā)和宇宙探測等領域得到應用，專家系統(tǒng)在醫(yī)療診斷、地質勘探等方面取得顯著效果。工廠自動化、辦公自動化、家庭自動化和農(nóng)業(yè)自動化將成為新技術革命的重要內(nèi)容，并得到迅速發(fā)展。 三、主要研究內(nèi)容 設計這款童車，使它可以保護孩子不陷入危險，提供孩子一個好的語言環(huán)境，為孩子帶來快樂，使得孩子健康快樂成長，則有很多問題需要解決： 1.童車的外形設計 要實現(xiàn)上述的功能，就需要有能實現(xiàn)功能的支架。這款童車初設定是可供孩子坐，不坐時可變?yōu)榱⑹礁⒆?，同時隨時對周圍環(huán)境進行監(jiān)控，特別是水、電、火。 2.童車各個部分的自動化 這款童車有高度的自動化，在特別需要的情況下還應有很好的智能化。能分析，計算，對情況進行實時處理。這就對童車各個部件要求很高，可以完全支持這些要求。 3.童車的數(shù)據(jù)檢驗 由于童車面對的是孩童，這個很特殊的人群，所以必然的有很嚴很精密的要求，這樣才能真正的做到保護的責任。 四、畢業(yè)論文（設計）的研究方法或技術路線 1.了解課題的要求，查閱有關資料； 2.制定計劃，寫開題報告； 3.用Solidwords進行三維造型設計； 4.童車車型及部分機構進行設計。 五、 主要參考文獻與資料 [1] 濮良貴，紀名剛.機械設計[M].高等教育出版社，2002 [2] 孫桓，陳作模.機械原理[M].高等教育出版社2001 [3] 章宏甲，黃宜，王積偉.液壓與氣壓傳動[M].機械工業(yè)出版社2001 [4] 齊占慶.機床電氣控制技術[M].機械工業(yè)出版社2004 [5] 宗光華.機器人的創(chuàng)新設計與實踐[M].北京航空航天大學出版社2004 [6] 趙松年.機電一體化機械系統(tǒng)設計》北京：機械工業(yè)出版社，1997 [7] 胡建.單片機原理及接口技術實踐教程[M].機械工業(yè)出版社，2004 [8]（日）西原主計.機器人C語言機電一體化接口[M].科學出版社，OHM社，2002　 [9] 陳洪采掘機器人遠程無線遙控系統(tǒng)的設計 [J].機電工程1998（2） [10]（日）城井田勝仁 著。《機器人組裝大全》[M]北京：科學出版社，OHM社，2002　 [11] Craig J.Introduction to robotics[M]. 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Industrial control automation technology as the 20th century, the area of modern manufacturing technology, one of the most important, the main solution to the issue of productivity and consistency. Although the automation system itself does not directly create effective, but its production process to enhance the role of obvious. China's industrial automation control the path of development are the introduction of complete sets of equipment to carry out digestion and absorption at the same time, and then the development and application of a second. China's industrial control automation technology, industries and applications have a lot of development, China's industrial computer systems industry has been formed.At present, industrial control automation technology is the intelligent, network-based and integrated direction. To micro-PLC, network, PC and open development A long period of time, PLC in industrial control automation has always been the main battlefield of the field for a wide range of automation control equipment to provide highly reliable control, DCS and industrial PC with a trend of the three. At the same time, PLC also suffer from the impact of other technology products, especially industrial impact of PC. Currently, the PLC manufacturers around the world about 200, producing over 300 kinds of products. PLC is still abroad, the domestic market products, such as Siemens, Modicon, AB, OMRON, Mitsubishi, GE products. After years of development, the domestic manufacturers PLC about 30, but there is no large-scale production capacity and brand-name products, it can be said PLC has not yet formed in our manufacturing industry.PLC application in China is very active, the application of a wide range of industries. Experts estimate that in 2000 the domestic market sales of PLC for 15 (20 million units (of which about 90% of imports), about 25 (35 billion yuan, an annual growth rate of about 12%. Estimated that in 2005 the demand for National PLC will reach about 250,000 units, about 35 (45 billion yuan. PLC market is also reflected in the state of the world's manufacturing sector, fell sharply after 2000. However, in accordance with the Automation Research Corp forecasts, despite the global economic downturn, PLC market will recover, it is estimated that the global PLC market in 2000 for 7.6 billion U.S. dollars, by the end of 2005 to 7.6 billion U.S. dollars will return and continue to increase slightly. Miniaturization, networking, PC-based PLC and openness are the main directions of future development. PLC-based automation in the early, PLC bulky and expensive. However, in recent years, micro-PLC (less than 32 I / O) has occurred, the price only a few hundred euros.With the soft PLC (Soft PLC) control configuration software to further improve and develop, is equipped with soft-PLC configuration software and PC-based control of the market share will gradually increase. At present, the field of process control, one of the biggest trends is the expansion of Ethernet technology, PLC is no exception. PLC is now a growing number of suppliers providing Ethernet interface. It is believed that, PLC will continue to open the direction of the transfer of control systems, especially PC-based industrial control systems. (Source: Industrial Network) Small size, diversification, PC and open the future development direction of DCS. DCS is currently a small market share has been gradually and PLC, industrial PC, FCS sharing. First of all, the future may be small-scale DCS system with the integration of these three, and "soft DCS" technology will first be developed small-scale DCS.PC-based control will be more widely used in small and medium-sized process control, the DCS will also be vendors have been offering PC-based small-scale industrial DCS systems. Open to the DCS system at the same time two-way upward and downward extension of the production process from field data across the enterprise within the free flow of information technology and control technology, seamlessly integrated to control the direction of the development of monitoring and control. Information technology industry is defined as industrial production, management, business process, through the information infrastructure, in an integrated platform of information acquisition, information transmission, information processing and comprehensive utilization of such information.To develop as a result of industrial automation is to speed up the transformation of traditional industries to upgrade and improve the overall quality of enterprises, improve the country's overall national strength, adjusting the industrial structure, to invigorate large and medium-sized enterprises, the rapid and effective ways and means, the state will continue through the implementation of a series of high-tech industry of industrial process automation of special, using information technology to stimulate industrialization and the promotion of industrial automation technology to further develop and strengthen technological innovation, to achieve industrialization and economic development to solve the underlying problem, to further improve the overall quality of the national economy and overall national strength, the development by leaps and bounds. To develop as a result of industrial automation is to speed up the transformation of traditional industries to upgrade and improve the overall quality of enterprises, improve the country's overall national strength, adjusting the industrial structure, to invigorate large and medium-sized enterprises, the rapid and effective ways and means, the state will continue through the implementation of a series of high-tech industry of industrial process automation of special, using information technology to stimulate industrialization and the promotion of industrial automation technology to further develop and strengthen technological innovation, to achieve industrialization and economic development to solve the underlying problem, to further improve the overall quality of the national economy and overall national strength, the development by leaps and bounds. 工業(yè)控制與PLC 工業(yè)控制自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術，對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調度、管理和決策，達到增加產(chǎn)量、提高質量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術，主要包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。工業(yè)控制自動化技術作為20世紀現(xiàn)代制造領域中最重要的技術之一，主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題。雖然自動化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它對企業(yè)生產(chǎn)過程有明顯的提升作用。 我國工業(yè)控制自動化的發(fā)展道路，大多是在引進成套設備的同時進行消化吸收，然后進行二次開發(fā)和應用。目前我國工業(yè)控制自動化技術、產(chǎn)業(yè)和應用都有了很大的發(fā)展，我國工業(yè)計算機系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。目前，工業(yè)控制自動化技術正在向智能化、網(wǎng)絡化和集成化方向發(fā)展。 PLC在向微型化、網(wǎng)絡化、PC化和開放性方向發(fā)展 長期以來，PLC始終處于工業(yè)控制自動化領域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設備提供非?？煽康目刂品桨?，與DCS和工業(yè)PC形成了三足鼎立之勢。同時，PLC也承受著來自其它技術產(chǎn)品的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊。 目前，全世界PLC生產(chǎn)廠家約200家，生產(chǎn)300多種產(chǎn)品。國內(nèi)PLC市場仍以國外產(chǎn)品為主，如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的產(chǎn)品。經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)PLC生產(chǎn)廠家約有三十家，但都沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，可以說PLC在我國尚未形成制造產(chǎn)業(yè)化。在PLC應用方面，我國是很活躍的，應用的行業(yè)也很廣。專家估計，2000年PLC的國內(nèi)市場銷量為15(20萬套（其中進口占90%左右），約25(35億元人民幣，年增長率約為12%。預計到2005年全國PLC需求量將達到25萬套左右，約35(45億元人民幣。 PLC市場也反映了全世界制造業(yè)的狀況，2000后大幅度下滑。但是，按照Automation Research Corp的預測，盡管全球經(jīng)濟下滑，PLC市場將會復蘇，估計全球PLC市場在2000年為76億美元，到2005年底將回到76億美元，并繼續(xù)略微增長。 微型化、網(wǎng)絡化、PC化和開放性是PLC未來發(fā)展的主要方向。在基于PLC自動化的早期，PLC體積大而且價格昂貴。但在最近幾年，微型PLC（小于32 I/O）已經(jīng)出現(xiàn)，價格只有幾百歐元。隨著軟PLC（Soft PLC）控制組態(tài)軟件的進一步完善和發(fā)展，安裝有軟PLC組態(tài)軟件和PC-based控制的市場份額將逐步得到增長。 當前，過程控制領域最大的發(fā)展趨勢之一就是Ethernet技術的擴展，PLC也不例外。現(xiàn)在越來越多的PLC供應商開始提供Ethernet接口?？梢韵嘈?，PLC將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉移，尤其是基于工業(yè)PC的控制系統(tǒng)。 （資料來源：工控網(wǎng)） 小型化、多樣化、PC化和開放性是未來DCS發(fā)展的主要方向。目前小型DCS所占有的市場，已逐步與PLC、工業(yè)PC、FCS共享。今后小型DCS可能首先與這三種系統(tǒng)融合，而且“軟DCS”技術將首先在小型DCS中得到發(fā)展。PC-based控制將更加廣泛地應用于中小規(guī)模的過程控制，各DCS廠商也將紛紛推出基于工業(yè)PC的小型DCS系統(tǒng)。開放性的DCS系統(tǒng)將同時向上和向下雙向延伸，使來自生產(chǎn)過程的現(xiàn)場數(shù)據(jù)在整個企業(yè)內(nèi)部自由流動，實現(xiàn)信息技術與控制技術的無縫連接，向測控管一體化方向發(fā)展。 工業(yè)信息化是指在工業(yè)生產(chǎn)、管理、經(jīng)營過程中，通過信息基礎設施，在集成平臺上，實現(xiàn)信息的采集、信息的傳輸、信息的處理以及信息的綜合利用等。在“十五”期間，國家用信息化帶動工業(yè)化的工作重點有三個方面：一是以電子信息技術應用為重點，提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程自動化、控制智能化和管理信息化水平；二是以先進制造技術應用為重點，推進制造業(yè)領域的優(yōu)質高效生產(chǎn)，振興裝備制造業(yè)；三是改造提升重點產(chǎn)業(yè)的關鍵技術、共性技術及其相關配套技術水平、工藝和裝備水平。國家實施高技術產(chǎn)業(yè)化的主要目標有兩個：一是發(fā)展高技術，形成新興產(chǎn)業(yè)，培育新的增長點；二是利用先進技術改造和優(yōu)化傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，提高經(jīng)濟增長的質量。 由于大力發(fā)展工業(yè)自動化是加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造提升、提高企業(yè)整體素質、提高國家整體國力、調整工業(yè)結構、迅速搞活大中型企業(yè)的有效途徑和手段，國家將繼續(xù)通過實施一系列工業(yè)過程自動化高技術產(chǎn)業(yè)化專項，用信息化帶動工業(yè)化，推動工業(yè)自動化技術的進一步發(fā)展，加強技術創(chuàng)新，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，解決國民經(jīng)濟發(fā)展面臨的深層問題，進一步提高國民經(jīng)濟整體素質和綜合國力，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。