基于慧鱼组件的通讯排障机器人设计—控制部分设计（全套含CAD图纸）
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开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要 本课题对通讯排障机器人结构进行设计，并以德国慧鱼公司生产的机电产品模型为对象进行装配，同时进行编程运行，检验其功能、性能等效果，初步掌握开发、设计一个产品的相关过程，进一步综合运用所学基础理论、专业知识和各项技能进行设计、分析和解决工程实际问题的能力，从而完成综合性的设计训练过程。关键词 通讯 排障 机器人 1 项目的研究意义在世界各地，由于自然灾害、恐怖活动和各种突发事故等原因，灾难经常发生。在灾难救援中，救援人员只有非常短的时间（约48小时）用于在倒塌的废墟中寻找幸存者，否则发现幸存者的几率几乎为零。在这种紧急而危险的环境下，救灾机器人可以为救援人员提供帮助。可是，如果当这些用来救援的机器人被发生的灾难给破坏掉，或者救援机器人无法及时达到受灾现场，又或者在黑暗地夜里，没有灯光，没有通讯信号的灾难现场，会给机器人救援带来麻烦，不能在第一时间内救出遇难者。救灾机器人可以利用自身的优点，能迅速找到遇险者的位置，降低事故危害性，提高救灾效率具有重大意义，但光有这些还不够，灾难往往发生在黑夜里，没有灯光，四处漆黑一片，伸手不见五指，只听见到处都是遇难者发出的哭叫声，营救人员无法正确做出判断，无法到达指定的地点营救被困人员；再者，发生的地点许多通讯设施受到破坏甚至倒塌，以至于没有通讯信号，使得受灾情况无法及时反馈，给指挥带来很大困难。因此，将具有通讯排障于一身的机器人用于灾难环境下辅助“搜索和营救”（SAR）幸存者，是机器人学中的一个新兴而富有挑战性的领域1。2 国内外的研究现状21 国内的研究现状在国内，机器人的研究刚刚起步，但进展很快。中科院沈阳自动化所在2002年研制了一种蛇形机器人，由16个单自由度关节模块和蛇头、蛇尾组成，在监控系统的无线控制下可实现蜿蜒前进、后退、侧移、翻滚等多种动作，并能通过安装在蛇头上的微型摄像头将现场图像传回监控系统11-13。国防科技大学在2001年也研制了一种蛇形机器人。中国矿业大学在“211工程”的支持下，已开始研制煤矿救灾机器人2。 22 国外的研究现状在国外，机器人发展迅速，技术日益成熟，并进入实用化阶段，日本、美国、英国等已开始装备使用。在灾难现场中，机器人应能迅速找到幸存者的位置。日本大阪大学研制出蛇形机器人，能在高低不平的模拟废墟上前进，其顶端带有一部小型监视器，身体部位安装传感器，可以在地震后的废墟里寻找幸存者8-9。美国iRobot公司研制了PackBot系列机器人，能适应崎岖不平的地形环境和爬楼梯，主要执行侦察任务、寻找幸存者、勘探化学品泄漏等任务3。 InuKtun公司研制了机器人MicroVGTV ，机身可变位，采用电缆控制，含有直视的彩色摄像头，并带有微型话筒和扬声器，可用于与压在废墟中的幸存者通话，适用于在小的孔洞和空间中执行任务4-7。3 设计方案31 设计目标、研究内容设计目标：本移动平台主要用于地震火灾现场的辅助援救工作，机械结构，各个传感器以及动力部分是该平台的基础和重要组成部分。研究内容：在设计该机器人时，应从系统总体要求出发，考虑到机器人的环境适应性，协调各分系统的技术关联，开展顶层设计，研究综合集成关键技术。32 设计方案移动机构作为通讯排障机器人的移动载体，必须具备以下特点：一定的移动速度和低能耗；良好的姿态稳定性和高运动精度；能够适应各种各样的地理环境，有一定的爬坡和排障能力。现有的机器人移动机构主要有：无肢运动（以蛇形机器人为主）、轮式、腿式、轮腿式和履带式等。轮式机器人具有结构简单、重量轻、轮式滚动摩擦阻力小和机械效率高等特点，但越过壕沟、台阶的能力差;腿式机器人具有适应地形能力强的特点，能越过大的壕沟和台阶，其缺点是速度慢;轮腿式机器人融合腿式机构的地形适应能力和轮式机构的高速高效性能，其缺点是结构相对复杂;履带式机器人地形适应能力强，动载荷小，设计紧凑，其缺点是重量大，能耗大。根据本题目的设计要求及技术特点，本次设计拟选择轮式移动机构14-15。在排障功能上，我们考虑到实际情况，我们单独运用一个驱动马达来执行，实现排障功能。在升降台部分，我们分别布置了独立的动力以保证顺利完成任务。33 题目的可行性分析 轮式机器人地形适应能力强，动载荷小，设计紧凑，其缺点是重量轻，能耗小。本次设计拟选择轮式移动机构19-20。轮式机器人的一个特殊的特征是非完整系统，非完整的含义是，定义系统姿态的广义坐标的最小数M，大于其独立的广义速度数N，也就是MN。相对于其他移动机构16-18，其越野机动性能好，爬坡、越障、跨沟能力强，轮式的牵引性能好，有利于发挥较大的牵引力。相对于步行式行走机构：技术成熟；控制简单。前爪张开式的设计，能够有效的清除道路上的障碍，我们采用齿轮传动，再靠链条带动蜗杆，蜗杆传动的主要特点是结构紧凑，工作平稳，无噪声，冲击振动小以及能得到很大的单级传动比10。参 考 文 献1 安杰利斯，宋伟刚. 机器人机械系统原理M北京：机械工业出版社，2004.2 陈恳，杨向东，刘莉. 机器人技术与应用M北京: 清华大学出版社，20063 秦志强，陈伟，王文斌. 基础机器人制作与编程M北京：电子工业出版社，20074 马丁，刘荣，等. 机器人探索M. 北京: 电子工业出版社，20045 刘极峰. 机器人技术基础M. 北京: 高等教育出版社，20086 周志华，王珏. 机器人学习及其应用2009M北京：清华大学出版社，2009.7 王灏, 毛宗源. 机器人的智能控制方法M北京：国防工业出版社，2002.8 McComb，Predko，任宗伟，庞明，王晓宇. 机器人设计与实现M北京：科学出版社，20089 霍伟. 机器人动力学与控制M北京：高等教育出版社，200510 高国富，谢少荣，罗均. 机器人传感器及其应用M. 北京：化学工业出版社，2005.11 龚振邦. 机器人机械设计M北京：电子工业出版社，1995.12 （法）科依费特, F，奇罗兹,M著机器人技术导论M. 北京：国防科技大学出版社，1991. 13 吴芳美. 机器人控制基础M中国铁道出版社，1992.14 熊有伦. 机器人技术基础M北京：华中理工大学出版社，1996.15 杜德炜. 机器人基本原理M北京：三民书局股份有限公司，1983.16 徐德珠. 机械工程材料M.北京：高等教育出版社，1992.17 郑明新. 工程材料M北京：清华大学出版社，199118 戴枝荣. 工程材料M北京：高等教育出版社，199219 张继世，刘江. 金属表面工艺M北京：机械工业出版社，199520 夏立芳金属热处理工艺学M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1986 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本课题名叫基于慧鱼组件的通讯排障机器人设计控制部分设计，考虑到机器人在援救中对环境的适应性，协调各分系统的技术关联性，以及机器人自
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