中國地質大學長城學院畢業(yè)設計開題報告學生姓名劉博若學號05208320專業(yè)班級08機制03班指導教師耿宏偉職稱講師單位中國地質大學課題性質設計論文課題來源科研教學生產其它畢業(yè)設計題目控制機器人行走設計一、研究的目的、意義目的：研制機器人的最初目的是為了幫助人們擺脫繁重勞動或簡單的重復勞動，以及替代人到有輻射等危險環(huán)境中進行作業(yè)，因此機器人最早在汽車制造業(yè)和核工業(yè)領域得以應用。隨著機器人技術的不斷發(fā)展，工業(yè)領域、軍事、海洋探測、航天、醫(yī)療、農業(yè)、林業(yè)也都開始使用機器人。本課題選用輪式作為機器人平臺設計研究，兩輪式機器人在國內外還處于剛剛起步階段，其前景廣闊，適用性較廣，在教學、科研、野外作業(yè)、民用運輸方面有著廣泛的應用前景，在反恐及其它尖端領域具有重大的應用價值。已經初步做出了簡單的實驗模型，解決了輪式機器人的傳動機構難題。該輪式機器人運動響應迅速，具有高機動的零半徑轉向能力，并且在運動過程中不存在失穩(wěn)狀態(tài)。攝像頭的密封式結構可以將內部器件密封保護起來，免受外界環(huán)境的影響，非常適合在潮濕、多塵土、多輻射或有毒的環(huán)境中執(zhí)行任務。它具有廣闊的應用前景，例如，通過搭載視覺傳感器或氣體傳感器等設備，它可以在缺少人干預的環(huán)境中進行戰(zhàn)場偵察、室內或庫房的巡邏及行星探測等任務，也可以通過搭載聲光電等設備作為一種新穎的具有移動性和交互性的兒童玩具。意義：在當今世界機器人已經越來越廣泛的進入人類的生活，在各個領域內都有著機器人的利用，如機械制造，車輛運用，冶金，醫(yī)療等等行業(yè)。在軍事上，隨著機器人的廣泛應用，世界各軍事大國也在加緊對軍用機器人的開發(fā)，應用。遙控車輛的操作員一般通過無線電向車輛及其任務系統發(fā)出大部分指令和派遣任務。對于車輛所處的環(huán)境、活動狀態(tài)等信息，則主要靠各種傳感器來獲得。遠程車輛沒有地形分析能力，也不能進行軍事機動，更不能接收其它來源的信息，其所有認知過程都由操作員負責。遠程車輛可完成探雷、排雷、爆破、爆炸物處理、未爆物排除、物資處理及單兵偵察與監(jiān)視等任務。經過初期的可行性研究，遙控車輛的研究集中于標準遙控系統的建立。標準遙控系統包括體系結構的定義及各功能模塊的研制，目標是不依賴于具體的車輛平臺、任務以及執(zhí)行硬件，而能夠根據需要快速實現車輛的遙控化。美國在波黑戰(zhàn)爭中就利用標準遙控系統快速地研制了Panther遙控掃雷車(在M60坦克底盤的基礎上)以及Miniflail小型掃雷車。遙控機器人車輛是較低級的機器人系統，必須由操作者進行遠距離控制，在目前的技術水平條件下，這種車輛的研制易獲成功，周期短，費用低。我所進行的設計就是設計出一雙輪式的遠程控制機器人，以實現在遠程的無人減少人員，經濟的損失。并通過這次設計檢驗自己在機械設計這一專業(yè)類所學知識的掌握情況，并進一步的查漏補缺，完算自己的知識體系，為以后的工作生活打下堅實的基礎。二現狀：國內無人車輛的研究起步較晚，直到80年代末才開始這方面的研究。在863高技術計劃中，把智能移動機器人技術研究作為一個研究項目，對路徑規(guī)劃、測距系統、圖像處理技術、自動技術系統等進行了研究，并取得了許多成績，制成了無人駕駛的車輛。上海大學談士力教授等科研人員經過3年多時間的協作攻關，研制成功球形壁面爬行機器人。經專家鑒定，這種機器人的爬行、吸附機理和機構的應用研究，為實用化提供了理論依據和實驗平臺，并具創(chuàng)新性，其性能達到國際先進水平。球形壁面爬行機器人可用來代替人工進行的一些危險操作，進行各種儲存有毒有害介質的球形儲存罐的檢修工作。其中包括核工業(yè)和城市石化工業(yè)球形儲液罐的視覺檢查、超聲側厚和焊縫探傷等作業(yè)。球形壁面爬行機器人采用了縮放機構原理、氣動驅動、真空吸附的六足移動方案，具備在最小曲率半徑為2至5米的球形壁面上完成任意方向的直線移動和原地轉向的能力，可采用多種步態(tài)行走，并能跨越300毫米高的條形障礙，其球面吸附機構采用具有真空傳感功能的鉸接式橡膠真空吸盤，機器人的移動速度可達每分鐘10米。該機器人的控制系統采用上下微機控制方式，實現了18個關節(jié)聯動控制，具備自動行走和手動遙控動能。北京郵電大學以孫漢旭教授為首的研究小組承擔的國家自然科學基金項目的研究，經過幾年的艱苦努力，開發(fā)出了擁有我國自主知識產權、國內首創(chuàng)且具有國際先進水平的球形機器人。北京大學相關機構對球形機器人進行了全面查新，結果表明，目前該結構的球形機器人在國內外尚無先例，屬創(chuàng)新性研究球形機器人是20世紀90年代機器人研究界提出的一個嶄新課題。北京郵電大學機器人實驗室研制的球形機器人采用了一種全新、高效的內驅動方式，球形機器人能自如地完成直線、圓弧運動，運動速度達到了3m/s，能夠爬上20度的斜坡，并且能夠實現原地自轉。在靜止狀態(tài)下球形機器人能夠沿任意方向啟動運動。近些年來，隨著航天事業(yè)的飛速發(fā)展，我國開始了月球車系統的研究。月球車即月球探測機器人，分為有人駕駛和無人遙控兩種。我國研究的重點在后者，這是一項復雜的系統工程，涉及到機械、機器人的遙控作業(yè)、空間技術、通訊和信號處理、加工自動化和人工智能等諸多學科和領域。主要任務是：從遙感數據驗證天文學推理的各種科學理論與事實，對特定地區(qū)進行探測，判斷月球上的水溫、火山、峽谷、月球表面生成與進化過程，對月球表面的太陽輻射線、太陽風、隕石等的活動情況進行探測，對月球上的巖石進行全面的調查與分析，對月球上所有區(qū)域的資源數據進行收集，為建立天文臺做地盤的調查，做各種元素的加熱實驗及氦3的抽樣實驗。月球車的設計是一項復雜的系統工程，其研究涉及到許多學科和領域，如機械、機器人的遙控作業(yè)、空間技術、通訊和信號處理、加工自動化和人工智能等。三、設計內容結合輕型機器人平臺的研究，本文主要圍繞輕型雙輪式機器人的設計進行研究。對機器人的整體方案進行設計，計算并校核機器人的軸部件，并對機器人的控制系統進行研究與設計。四、進度安排1.查閱資料，完成開題報告；2011.12.102011.12.202.結合課題進行外文資料閱讀，完成英文翻譯；2011.12.212011.12.313.學習、了解相關的知識，完成文獻綜述；2012.1.12012.1.204設計并繪制設計的整體圖；2012.1.212012.2.15.設計并繪制控制系統的電路圖；2012.2.22012.3.206對設計內容進行修改；2012.3.212012.4.207整理資料，編寫設計說明書；準備答辯。2012.4.212012.5.5五、參考文獻1.吳紹斌，陳慧巖，軍用地面無人車輛的發(fā)展.車輛與動力技術2002年第4期2.王榮本李兵,世界智能車輛的研究概況.3.馮巧玲，自動控制原理.北京航空航天大學出版社，20034.陳海初,李滿天,王振華等,壓電陶瓷驅動三自由度精密移動定位微小機器人5.魏丕勇，小型無人地面機動平臺驅動與控制方法研究。北京理工大學博士學位論文。2005：51576徐灝，機械設計手冊.北京：機械工業(yè)社，20027李宜達,控制系統設計與仿真.清華大學出版社，20048.王曉明，