控制机器人行走设计开题报告.doc

中国地质大学长城学院毕业设计开题报告学生姓名刘博若学号05208320专业班级08机制03班指导教师耿宏伟职称讲师单位中国地质大学课题性质设计论文课题来源科研教学生产其它毕业设计题目控制机器人行走设计一、研究的目的、意义目的：研制机器人的最初目的是为了帮助人们摆脱繁重劳动或简单的重复劳动，以及替代人到有辐射等危险环境中进行作业，因此机器人最早在汽车制造业和核工业领域得以应用。随着机器人技术的不断发展，工业领域、军事、海洋探测、航天、医疗、农业、林业也都开始使用机器人。本课题选用轮式作为机器人平台设计研究，两轮式机器人在国内外还处于刚刚起步阶段，其前景广阔，适用性较广，在教学、科研、野外作业、民用运输方面有着广泛的应用前景，在反恐及其它尖端领域具有重大的应用价值。已经初步做出了简单的实验模型，解决了轮式机器人的传动机构难题。该轮式机器人运动响应迅速，具有高机动的零半径转向能力，并且在运动过程中不存在失稳状态。摄像头的密封式结构可以将内部器件密封保护起来，免受外界环境的影响，非常适合在潮湿、多尘土、多辐射或有毒的环境中执行任务。它具有广阔的应用前景，例如，通过搭载视觉传感器或气体传感器等设备，它可以在缺少人干预的环境中进行战场侦察、室内或库房的巡逻及行星探测等任务，也可以通过搭载声光电等设备作为一种新颖的具有移动性和交互性的儿童玩具。意义：在当今世界机器人已经越来越广泛的进入人类的生活，在各个领域内都有着机器人的利用，如机械制造，车辆运用，冶金，医疗等等行业。在军事上，随着机器人的广泛应用，世界各军事大国也在加紧对军用机器人的开发，应用。遥控车辆的操作员一般通过无线电向车辆及其任务系统发出大部分指令和派遣任务。对于车辆所处的环境、活动状态等信息，则主要靠各种传感器来获得。远程车辆没有地形分析能力，也不能进行军事机动，更不能接收其它来源的信息，其所有认知过程都由操作员负责。远程车辆可完成探雷、排雷、爆破、爆炸物处理、未爆物排除、物资处理及单兵侦察与监视等任务。经过初期的可行性研究，遥控车辆的研究集中于标准遥控系统的建立。标准遥控系统包括体系结构的定义及各功能模块的研制，目标是不依赖于具体的车辆平台、任务以及执行硬件，而能够根据需要快速实现车辆的遥控化。美国在波黑战争中就利用标准遥控系统快速地研制了Panther遥控扫雷车(在M60坦克底盘的基础上)以及Miniflail小型扫雷车。遥控机器人车辆是较低级的机器人系统，必须由操作者进行远距离控制，在目前的技术水平条件下，这种车辆的研制易获成功，周期短，费用低。我所进行的设计就是设计出一双轮式的远程控制机器人，以实现在远程的无人减少人员，经济的损失。并通过这次设计检验自己在机械设计这一专业类所学知识的掌握情况，并进一步的查漏补缺，完算自己的知识体系，为以后的工作生活打下坚实的基础。二现状：国内无人车辆的研究起步较晚，直到80年代末才开始这方面的研究。在863高技术计划中，把智能移动机器人技术研究作为一个研究项目，对路径规划、测距系统、图像处理技术、自动技术系统等进行了研究，并取得了许多成绩，制成了无人驾驶的车辆。上海大学谈士力教授等科研人员经过3年多时间的协作攻关，研制成功球形壁面爬行机器人。经专家鉴定，这种机器人的爬行、吸附机理和机构的应用研究，为实用化提供了理论依据和实验平台，并具创新性，其性能达到国际先进水平。球形壁面爬行机器人可用来代替人工进行的一些危险操作，进行各种储存有毒有害介质的球形储存罐的检修工作。其中包括核工业和城市石化工业球形储液罐的视觉检查、超声侧厚和焊缝探伤等作业。球形壁面爬行机器人采用了缩放机构原理、气动驱动、真空吸附的六足移动方案，具备在最小曲率半径为2至5米的球形壁面上完成任意方向的直线移动和原地转向的能力，可采用多种步态行走，并能跨越300毫米高的条形障碍，其球面吸附机构采用具有真空传感功能的铰接式橡胶真空吸盘，机器人的移动速度可达每分钟10米。该机器人的控制系统采用上下微机控制方式，实现了18个关节联动控制，具备自动行走和手动遥控动能。北京邮电大学以孙汉旭教授为首的研究小组承担的国家自然科学基金项目的研究，经过几年的艰苦努力，开发出了拥有我国自主知识产权、国内首创且具有国际先进水平的球形机器人。北京大学相关机构对球形机器人进行了全面查新，结果表明，目前该结构的球形机器人在国内外尚无先例，属创新性研究球形机器人是20世纪90年代机器人研究界提出的一个崭新课题。北京邮电大学机器人实验室研制的球形机器人采用了一种全新、高效的内驱动方式，球形机器人能自如地完成直线、圆弧运动，运动速度达到了3m/s，能够爬上20度的斜坡，并且能够实现原地自转。在静止状态下球形机器人能够沿任意方向启动运动。近些年来，随着航天事业的飞速发展，我国开始了月球车系统的研究。月球车即月球探测机器人，分为有人驾驶和无人遥控两种。我国研究的重点在后者，这是一项复杂的系统工程，涉及到机械、机器人的遥控作业、空间技术、通讯和信号处理、加工自动化和人工智能等诸多学科和领域。主要任务是：从遥感数据验证天文学推理的各种科学理论与事实，对特定地区进行探测，判断月球上的水温、火山、峡谷、月球表面生成与进化过程，对月球表面的太阳辐射线、太阳风、陨石等的活动情况进行探测，对月球上的岩石进行全面的调查与分析，对月球上所有区域的资源数据进行收集，为建立天文台做地盘的调查，做各种元素的加热实验及氦3的抽样实验。月球车的设计是一项复杂的系统工程，其研究涉及到许多学科和领域，如机械、机器人的遥控作业、空间技术、通讯和信号处理、加工自动化和人工智能等。三、设计内容结合轻型机器人平台的研究，本文主要围绕轻型双轮式机器人的设计进行研究。对机器人的整体方案进行设计，计算并校核机器人的轴部件，并对机器人的控制系统进行研究与设计。四、进度安排1.查阅资料，完成开题报告；2011.12.102011.12.202.结合课题进行外文资料阅读，完成英文翻译；2011.12.212011.12.313.学习、了解相关的知识，完成文献综述；2012.1.12012.1.204设计并绘制设计的整体图；2012.1.212012.2.15.设计并绘制控制系统的电路图；2012.2.22012.3.206对设计内容进行修改；2012.3.212012.4.207整理资料，编写设计说明书；准备答辩。2012.4.212012.5.5五、参考文献1.吴绍斌，陈慧岩，军用地面无人车辆的发展.车辆与动力技术2002年第4期2.王荣本李兵,世界智能车辆的研究概况.3.冯巧玲，自动控制原理.北京航空航天大学出版社，20034.陈海初,李满天,王振华等,压电陶瓷驱动三自由度精密移动定位微小机器人5.魏丕勇，小型无人地面机动平台驱动与控制方法研究。北京理工大学博士学位论文。2005：51576徐灏，机械设计手册.北京：机械工业社，20027李宜达,控制系统设计与仿真.清华大学出版社，20048.王晓明，电动机的单片机控制.北京航空航天大学出版社，20029.刑俊文，轮式两栖车可升降独立悬架的方案设计和仿真研究.装甲兵工程学院硕士学位论文.200110小栗富士雄，小栗达男，机械设计禁忌手册.机械工业出版社，2003指导教师意见：指导教师签名：年月日教研室意见：审查结果：同意不同意教研室主任签名：年月日