管道机器人毕业设计(论文)开题报告

华华 北北 科科 技技 学学 院院 2010 届本科毕业设计 论文 开题报告届本科毕业设计 论文 开题报告 论文题目 论文题目 管道清洁机器人的设计与仿真管道清洁机器人的设计与仿真 学生姓名 学生姓名 刘乙峰刘乙峰 学学 号 号 201202022116 院院 部 部 机电工程学院机电工程学院 专专 业 业 机械设计制造及自动化机械设计制造及自动化 班班 级 级 ZB121 指导教师 指导教师 王彩红王彩红 2014 年年 1 月月 17 日日 开题报告填写要求开题报告填写要求 1 开题报告作为毕业设计 论文 答辩委员会对学生答辩资格审查的依 据材料之一 在指导教师指导下 学生在毕业设计 论文 工作开始前完成 指导教师签署意见 系 教研室 审查后生效 2 学生应按照统一要求 从教务处网站下载开题报告标准格式电子文档 填写开题报告 其中 字体小 4 号宋体 行距 20 磅 日期的填写一律用阿拉 伯数字书写 如 2006 年 1 月 17 日 或 2006 01 17 3 根据专业的具体情况 学生应查阅一定数量的参考文献 不包括辞典 手册 4 完成后及时交给指导教师签署意见 2010 届本科毕业设计 论文 开题报告届本科毕业设计 论文 开题报告 1 设计背景或研究意义设计背景或研究意义 吸尘机器人作为服务机器人领域中的一个新产品 尽管目前国内在这方面的研究 开发方面已经取得一定的成果 但是仍有许多关键技术问题需要解决或提高 路径规 划就是其中的一个比较重要的技术 有的可在房间内随机移动 有的能在单个房间内 较简单地以一定的路线移动 不能100 走遍 事实上 虽然有一些公司推出了一些样 品或产品 但却不能达到满意程度 清洁效果不佳 遍历时间长 目前 在一 些发达国家对办公室 工厂 车站 机场等基金项目 黑龙江省自然 科学基金资助项目 E08 场合的清扫已开始采用清洁机器人 随着科学技术的进步和 社会的发展 人们希望更多地从繁琐的日常事务中解脱出来 这就使得清洁机器人进 人家庭成为可能 如果清洁机器人性价比足够高 那么清洁机器人市场将会被看好 作为智能移动机器人的一个特殊应用 从技术方面讲 智能化自主式吸尘器比较具体 地体现了移动机器人的多项关键技术 具有较强的代表性 从市场前景角度讲 室内 智能清洁机器人将大大降低劳动强度 提高劳动效率 适用于家庭和公共场馆的室内 清洁 因此 室内智能清洁机器人的开发既具有科研上的挑战性 又具有广阔的市场 前景 一 一 选题依据 简述国内外研究现状 生产需求状况 说明选题目的 意义 列出主要参考文献 扫地机器人 是一种智能扫地 吸尘工具 是一种配备了微电脑系统的电动保洁 设备 它能能够按照人们的设置清洁房间的某一特定部分或全部 保洁机器人最早 出现于美国 随后发展的欧美 风靡港澳台 90 年代中期进入大陆 国内保洁机器人 主要几种品牌 iRobot 美国 凯驰 德国 QQ 台湾 三叶虫 瑞典 保时洁 国 产 美嘉乐 国产 微朗 国产 等 人类的一只脚已经迈入了机器人时代的大门 中国 10 年内机器人将融入市民日 常生活 机器人将和汽车一样成为生活必需用具 目前大多都打 民生 牌 致力于 改善市民生活 增加生活情趣 这些机器人从用途上看 有用于教育类的机器人 机 器人的发展就像上世纪 80 年代的个人电脑 上世纪 90 年代中期的手机一样 正处于 产业真正起飞的前夕 巨大的市场前景已经展现 资料显示 2003 年至 2007 年间 全球机器人以每年 40 左右的速度增长 据预测 到 2009 年年底 全球投入使用的服 务机器人将达到 450 万台 扫地机器人优于普通吸尘器的地方主要体现在 省时 省力 整个清洁过程不需 要人控制 减轻您操作负担 还比一般吸尘器的噪音小 清洁房间的过程免受噪音之 苦 还可以净化空气 内置活性炭 吸附空气中有害物质 粉尘净化率高达 96 清 扫效率 100 轻便小巧 轻松打扫普通吸尘器清理不到的死角 总之 扫地机器人 具有操作简单 使用方便 智能 安全 清洁效果显著的特点 经过很多年的发展 我国已经发展成为世界强国 科技大国 体育强国 各方面 都发生了巨大的变化 作为科技领域其中一员的遥控器 它的发展与改进也经历了很 漫长的时间 但是现在的发展已经到了一个崭新的阶段 新的时期 我们大家都很清 楚的了解到 目前 人们的物质文化生活水平日益提高 各种各样的家用电器走进了 千家万户 其中 大多数的家用电器都有各自不同的遥控器 人们常常为了控制某台 电器而到处寻找其对应的遥控器 这样 就给人们的生活带来了很多不便 为了解决 这个问题 本文提出一个多功能遥控器的设计方案 该遥控器可以通过自学习而拥有 对多台电器的遥控功能 即省时 又省力 从而使人们免除同时面对功能众多遥控器 的烦恼 这样的设计有助于社会的发展 人们生活水平的提高 一项小小的设计与创 新能够改变生活很多 促进社会进步不小 这也算的是社会大进步 创新的一个缩影 我们应该不断地创新 不断地运用我们的智慧 使我们的生活更加的快捷 美好 与 时俱进 2 设计的主要环节或论文的基本内容设计的主要环节或论文的基本内容 2 1 研究内容研究内容 总体方案是设计一个自主控机器人 在一个模拟的平面结构的房间内运动 移动 机器人本体 完成自主移动 避障 遍历房间功能 尽快遍历房子的每一个角落 完 成任务 这个工作受多个工作的影响 包括墙脚和模拟家具等 其中在实现生活中的 家用吸尘器机器人清理房间的过程中 利用了机器人自身的多传感系统 运动控制系 统和自主蔽障系统等 我的课题任务主要是研究 吸尘器机器人 控制系统设计 路径规划部分 因此 要实现清洁机器人要求用尽可能短的时间尽量全面遍历房间以完成清洁任务 但两者 往往相互矛盾 不易兼顾 实际中一般需要平衡时间和遍历效果两方面 采用一种折 中的方案进行清洁 在避障的问题上 主要重点研究机器人的移动避障算法 从而设 计一种简单 准确 快速的避障算法程序 2 2 技术线路技术线路 基于已有的广茂达能力风暴机器人技术平台 根据吸尘器机器人的设计要求 进行 机器人本体的设计和改造 所需的技术路线主要涉及 1 1 开发环境开发环境 1 机器人可以全自动运行 机器人可以实现原地纵向和横向移动以及原地转弯和 原地任意方向的移动 2 硬件系统由地面清洁机器人由机器人 基座和遥控器3大部分组成 其避障功 能由安装在机器人正前方和左右侧的红外测距传感器和碰撞传感器完成 该清洁机器 人是一个以单片机为核心的运动控制系统 单片机是系统的主控单元 3 软件方面利用Visual Basic6 O编程软件设计了仿真程序 进行了系统路径 规划的仿真测试 根据测试结果可以知道所选路径规划的设计方案基本能够满足清洁 机器人工作的需要 能力风暴机器人用到了广茂达的自主研发的软件编程工具 VJC语言 2 2 已被应用的全覆盖算法 已被应用的全覆盖算法 内螺旋覆盖算法 边界探索子算法 在线覆盖子算法等 其中机器人得遍历算法 是常见的算法之一已被广泛应用到控制系统设计中 3 我选择的算法 我选择的算法 基于广茂达现有的智能机器人为开发平台 再结合吸尘器机器人要求在原有的能 力风暴智能机器人的硬件与软件基础上 开发软件为VJC1 6 提出我的算法 通过 对房间物体的观察 可以看出大部分的房问物体都是方形的 或者类似方形 系统假 设房间内的障碍物都是方形结构或者方形的组合 机器人按弓形式的轨迹从原点开始 清扫地面 我使用的是弓形式算法 1 适应环境 可以根据传感器的信息来确定它在墙边还是在房间中间 2 清洁 清扫时 吸尘机器人沿轴方向上下往复清扫要求要高覆盖率和 低重复率基于已 有的广茂达能力风暴机器人技术平台下 根据吸尘器机器人的设计要求覆盖率高 重 复率低 避障行为与趋向目标行为共同作用使得局部避障效果非常理想 同时优化了 路径 仿真结果表明该方法运行速度快 系统稳定 2010 届本科毕业设计 论文 开题报告届本科毕业设计 论文 开题报告 3 进度安排进度安排 第 1 周 搜集管道清洁机器人设计的相关资料并整理 完成开题报告 第 2 周 筛选并继续搜集资料 搜索相关外文期刊并且翻译整理 第 3 到 4 周 完成机器人腿部机构的设计 确源和能量源的设计 第 7 到 8 周 设计机器人传动系统 是机器定腿部的运动实现形式 第 5 到 6 周 设计机器人的动力系统 包括动力人的腿部机构可以平稳的运动 第 9 到 10 周 完成机器人整机结构的设计 包括动力系统 传动系统和腿部机 构的布局以及整机的外形结构 第 11 到 12 周 进行机器人的步态规划