行走機器人改造開題報告

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（論文）的評估標準，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，逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹，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。（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備。我的課題是STR11-280行走機器人改造，通過對本課題的研究，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 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，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，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。信息為主要目標的機器人需要把信息反饋給遠程操作員。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)控制可以分擔(dān)主處理器的處理負荷并對刺激猶如“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準化和模塊化，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19943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)出版社，19995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、熟悉課題及標準文件，查閱并收集有關(guān)資料，為寫開題報告做準備；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