前期报告-王浩宇 (2).doc

河北工业大学城市学院本科毕业设计(论文)前期报告河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告毕业设计题目：反恐机器人三自由度灵巧手爪设计专业：机械设计制造及其自动化学生信息：姓名：王浩宇 学号：105509 班级：机设C105指导教师信息：教师号 20014 姓名 丁承君 职称 教授 报告提交日期：文献综述1. 课题研究目地和意义随着现代机械技术以及机电技术的发展，机器的功能向着多样化智能化发展，可以代替人完成大体力工作、人力所不能及的工作和代替人在危险环境下工作，使人不再承担高风险的工作，最大限度的保障人的安全。图1.1 车床上下料机械手面对科技高速发展中的现代，犯罪活动恐怖袭击技术含量越来越高，其破坏力也是及其强大的，这样对我们的社会安全造成了极大的危险，为维护社会的安定与民众的安全，反恐的技术与力量也亟待提高，反恐机器人应运而生，机器人的功能在与日俱进，功能从单一走向多向话，不再局限于单一的功能。机械手爪是机器人的执行部分也直接接触被操作的物体的机构，因此需要更大的灵活度与更高的检测能力。带有多种检测原件及控制系统的机械手可以更加出色的完成工作任务，灵巧机械手的研究，可以提高反恐机器人的任务执行能力与适应范围，反恐机械手爪的研究，可以大幅提高反恐机器人的反恐作业能力，用于检测危险物品，完成对恐怖活动打击的辅助任务，保障反恐力量的安全，维护人民群众的生命安全及财产安全。图1.1.2排爆机器人RYF1-RMI-9WT2.国内外研究机器人的现状上世纪六十年代初美国工程技术人员成功研制示教再现型自动操作机，代替工人完成高强度的大体力劳动，随后示教机器人先后进入各种工业生产。随着计算机技术、人工智能技术、传感技术以及现代工业控制技术的发展与提高，机器人工业飞速发展，控制精度越来越高，机器人的种类与应用范围也越来越广泛。在当今的社会各行业中都有着不同程度的应用。我国上世纪六十年代初，少数学校及工厂开始研究工业机器人，国家“七五”规划也将工业机器人列入规划之中，我国自主研发的装配机器人和喷漆机器人，部分投入生产，为我国机器人发展打下基础，随后国家提出“863”计划，眼综世界机器人先进水平，调动研究人员的积极性，对关键元件、各种传感器、控制理论、及国学及机器人本体设计进行深入而系统的研究。我国的机器人的研究工作取得巨大的成果。缩短了与美国、日本等国家的差距，同时一些技术在国际先进水平，如蛟龙号在深海作业机器人领域成为首先突破7000米。3.本课题要解决的问题与研究的基本内容本设计任务用以解决反恐排爆机器人三自由度灵巧手爪，以实现其具有开门、取物等相对灵巧的能力。3.1课题需要解决的问题（1）自由度的确定：根据机械原理，三个自由度需要三个驱动，依据机械手要完成的动作要求，机械手需要完成腕部的旋转，手爪的俯仰与手指的开合。图1.3.1机械手手指结构 图1.3.2 腕部旋转与翻折结构 （2）.因反恐机器人灵巧机械手爪需要有高度的可靠性和广泛的适应性，因此在元器件与材料方面需要综合多方面因素。手指需要精度较高的操作，利用负反馈控制系统实现控制，同时在手指端部要安装传感性元器件，例如压力应变片，电容检测型元件等。机械手自重不超过2kg，抓举3kg。手指端部还应贴加增加摩擦力的部件。限于抓举运动在操作的同时产生较大的力矩于转矩，因此手指的受力部位应适当增加安全系数。为保证手爪可作为单独的模块，与多种特种设备连接和自身重力限制，采用精度相对较高的伺服电机，采用伺服电机会加大生产成本，试考虑步进电机等其他控制精度较高，成本较低的电机。考虑手爪需要完成开门取物动作，或抓取小物品与旋转动作，手指部位不应过于粗大，因此建议本次设计方案初步确定为仿生性机械手抓。4.参考文献【1】 成大先.机械设计手册.第1版.北京：化学工业出版社，2002 1-5卷【2】 陈晓东.警用机器人.北京：科学出版社，2008【3 】彭春江.武利生.李元宗.履带式机器人运动学分析.太原理工大学学报，2004【4】陈淑艳,陈文家. 履带式移动机器人研究综述. 机电工程，2007【5】韩广,王田苗,梁建宏,赵建昌. 一种有效爬越楼梯的模块化可重组履带结构.机器人,2004【6】孙建,杨卫超,邓小红,沈煌焕,葛运建,余永. 基于CAN总线的微型灵巧手指力传感器研究. 传感技术学报,2007【7】李郁峰,李元宗,樊海生. 履带式移动机器人无线控制的实现. 太原理工大学学报,2005【8】费燕琼. 赵锡芳.徐卫良. 机器人模块化的结构设计研究. 机器人，1999【9】莫海军，朱文坚.履带式移动机器人越障稳定性分析.机械科学与技术,2007【10】郑超,赵言正,付庄. 一种小型履带机器人结构设计与实现.机电一体化,2004【11】熊光明,高峻,陆际联. 轻型履带式移动机器人虚拟样机实现方法.计算机仿真,2005【12】季雪峰,陈振华,徐解民,基于Pro/E和ADAMS的移动机器人摆臂-轴仿真分析.机械工程师,2007【13】蔡文貌,王自强,都思丹. 设计模式在机器人控制系统中的应用. 科学技术与工程,2008【14】陈安军,马学文. 一类新的冗余度机器人关节运动优化方法. 机械设计与研