开题报告-校园体感车造型设计.doc

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）学院：艺术与设计学院 2014年11月05日课题名称校园体感车造型设计学生姓名专业班级工业设计111课题类型工程设计指导教师职称副教授课题来源生产1. 设计（或研究）的依据与意义设计依据： 随着科技的发展，生活水平的提高，人们主追求智能与舒适的愿望也日益强烈。如智能电视、智能小车等，如何实现代步工具的智能以及更为适应现代人们的需求，也成为人们心中的向往与疑问，基于这种趋势与需求，着眼于实际情况，设计一款双轮平衡车有着必要性。 双轮自平衡车是一个高度不稳定两轮机器人，是一种多变量、非线性绝对不稳定的系统。双轮自平衡车的研究在最近十年引起了大量的实验室以及设计师的广泛关注，双轮自平衡车是动力学与工业设计相结合的研究项目。由于其结构简单、运动灵活以及适合在小空间里工作，有着一定的运用空间。在学校或办公室等人群集中的地方空间就成了极其重要的资源，双轮自动平衡有着自身的优点。但是目前市面上对其双轮自平衡车的研究重在续航以及动力学方面研究，而智能化以及工业设计研究还不是太成熟，如果能在现阶段有所突破，市场一定能够得到极大的推广。 双轮平衡车相对于自行车、电动车与摩托车有着体积小，启动快，速度平稳以及自平衡等优点。 现在的双轮平衡车主要有以下不足之处：1、 体积较大，一方面追求造型而牺牲了体积，很多时候不易收纳。双轮平衡车主要是优点是快速启动，这就需要携带方便，所以体积不宜过大。2、 针对性不足，现在的双轮平衡车抢到“普适性”，这就注定有一些人群所需不能得到满足，比如办公室与学校是两个不同的应用场景，加油不同的功能需求。3、 造型过于“商业”，缺少娱乐性，双轮平衡车是一款终端，不仅要让使用者知道怎样玩，还要知道怎样发现其中乐趣。4、 智能化不足，在这个大数据时代，物联网也越来越接近现实，只有不断“智能”产品才能适应这个时代。设计意义：结合现在双轮平衡车的设计优点，有针对性的，在造型方面以及智能化方面研究，设计一款符合校园学生使用习惯的双轮自平衡车，可以有效减少自行车的占地面积，使校园更充满青春活力，为学生的交流提供另一种方式。 2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述双轮自平衡车的原理：双轮自平衡车的想法来自于倒立摆模型，摆只能在平面内运动，如果摆倒向左边，那么摆的底部就必须也向左面移动，以保持摆的竖直平衡，右边情况与左边类似。两轮平衡车的情况与倒立摆相似，也需要类似的运动来保持摆车架的竖直平衡（图1-1）。图1-1 双轮体感车原理图双轮自平衡车研究概述近年来国内外多家科研单位和企业以及自平衡代步车的爱好者都对自平衡理论的发展做出了许多的有益的贡献太大推进了自平衡技术的发展，同时也出现了一批有代表性的自平衡机器人和载人代步车作品。 2002年，美国kgo公司的SteveHassenplug设计的两轮自平衡传感式机器人Lcgway（图1-2）它可以工作在倾斜面甚至不规则表面上，可遥控操作。通过对电动机进行遥控，Legway可以在前行，后退和转弯时保持平衡，可以实现零半径转弯和u型回转，虽然平衡性不是很理想也不能搭载物品。但是这初代自平衡车第一次实现了自平衡与遥控，为双轮自平衡车的发展奠定了基础，也提供了发展方向 图1-2 Lcgway 图1-3 FLATHRU 2002年，三洋电机展示了可依靠上体倒立来保持平衡的双轮行走机器人“FLATHRU”（图1-3）大小为602x463x564mm，重20kg。移动速度方面，平地行走时最大30cmS，可搬运重量最大为10kg，运行时间约为1小时。其内部使用了3个陀螺仪和1个3轴加速度传感器。这样就使得“FLATHRU”平衡性很好，而且这代双轮平衡车外观也有所改良，整个平衡车圆润美观， 2002年，美国Segway公司开发了世界上第一部真正意义上的双轮自平衡车（图1-4）。它由美国发明家狄恩卡门（Dean Kamen）与他的DEKA研发公司团队发明设计，并创立赛格威责任有限公司，时速高达20kmh，该电动车把人们从传统的“三点平衡”和以低重心、大而稳的底盘设计来避免倾斜的束缚中解脱出来通过检测车体的角度和角速度，用适当的回复转矩来避免倾斜摔倒。Segway使用的是航空级陀螺仪、一组倾斜传感器、一套复杂的“直觉软件”、一个加速度计、十个微处理器、两个镍氢电池组、一台电动机和每秒检测一百多次驾驶者重心的传感器。相比以前设计这一款体积更大，动力以及续航也更强，已经具备了现代双轮自平衡车的基本要素。同样在国内平衡车的发展在近几年也得到很好的发展 深圳固高科技公司研制的教学用自平衡小车(图1-5），大小260mmx450mmx730mm，最大移动速度1.6ms，镍氢电池供电，电源持续工作时长大于15小时，最大爬坡角度达到20度。相比以前设计这一款体积更大，动力以及续航也更强，已经具备了现代双轮自平衡车的基本要素。 图1-4 Segway 图1-5 固高平衡车 乐行天下设计的INMOTION R1N（图1-6）自平衡车，性能强大，体积是目前平衡车领域最小的，占地仅有一尺见方。因为小，他在操控上更加灵活，可以轻松放置在汽车后备箱；NMOTION R1N多个部件都采用了首创的可拆卸设计，电池组、伸缩杆都可以轻松拆卸，把手握与伸缩杆之间的一个螺丝连接设计、伸缩杆上的防滑橡胶、车体上方的提手，都让INMOTION R1N的拆卸和搬运变得更加便捷、轻松。 同时转向处有人机交互液晶面板，能显示车速、模式、状态提示，并结合语音提示，将人机交互演绎到极致带液晶面板的遥控器，除能开启车体和显示常规数据之外，更可切换十多种模式，方便随时了解车体状况。这是目前平衡车领域最为先进的一款了，但是针对性和多功能却未得到很好地表现。 图1-6 INMOTION R1N总结： 从上述平衡车的发展历史看，双轮平衡车在不断地完善与改进，平衡车朝智能化多功能方向发展的趋势已经显现，但是也有很多没有解决到问题，需要研究者不断深入研究。作者认为设计一款有针对性、多功能、智能化的双轮平衡车才能适应当今社会。3. 课题设计（或研究）的内容围绕双轮平衡车多功能与智能化进行设计，运用工业设计的有关专业知识，进行产品的造型设计。设计内容主要包括：（1） 市场调查。（2） 手绘A4幅面10套方案构思效果图10幅（色彩表现），每套1幅。（3） 计算机三维效果图（3个方案）3幅，A4幅面，打印。（4） 定稿方案的动态工程爆炸图（用参数化实体建模软件建模）；动画不少于30秒，并要求有A4幅面打印的2幅效果；定稿方案外观尺寸图1张，A3幅面，电脑绘制。（5） 展板6幅，A4幅面打印，其中两张为与产品相关的广告设计。从6幅中选择3幅打印答辩展板，900X1200幅面，1张广告。（6） 设计说明书（12000字以上）；英文翻译（10000字符以上 ）；400单词中英文摘要；查阅到15篇以上与课题相关的文献。（7） PPT展示设计制作不少于20个页面4. 设计（或研究）方法 市场调查：查阅、研究相关国内外双轮平衡车现状及发展趋势，着重调查有关双轮平衡车的造型、功能设计，调研国内外文献、资料来说明双轮平衡车的造型对于双轮平衡车的设计的影响，分析双轮平衡车的造型对人类所能做出的贡献。综合运用所学的工业设计的知识对现有双轮平衡车的造型及功能进行改进。提出自己对于双轮平衡车造型和功能设计的具体方案。头脑风暴法：在调查分析和草图设计创意阶段，充分展开思路，获取更多的灵感和方向；三维软件模拟：用3d m