履带腿式移动机器人机构越障仿真设计-毕业论文开题报告

合肥学院机械工程系毕业设计（论文）文件合肥学院机械工程系毕业设计 (论文 )开题报告题目： 履带腿式移动机器人机构越障仿真设计专业 机械设计制造及自动化年级四姓名余泽坤学号 0803031002指导教师白琨职称实验师2012年3月1日毕业设计（论文）开题报告本课题的目的意义（研究性课题应阐明国内外研究概况）一、选题的目的和意义：机器人（ Robot ）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。履带腿移动机器人便是其中一种重要的机器人。这种移动机器人结构简洁 ,实用 ,具有很好的环境适应能力，在复杂地形也能较好地完成任务。近些年来，仿真在机械中的应用日益俱增仿真技术得以发展的主要原因，是它所带来的巨大社会经济效益。50 年代和60 年代仿真主要应用于航空、航天、电力、化工以及其他工业过程控制等工程技术领域。在航空工业方面，采用仿真技术使大型客机的设计和研制周期缩短20 。利用飞行仿真器在地面训练飞行员，不仅节省大量燃料和经费（其经费仅为空中飞行训练的十分之一），而且不受气象条件和场地的限制。此外，在飞行仿真器上可以设置一些在空中训练时无法设置的故障，培养飞行员应付故障的能力。训练仿真器所特有的安全性也是仿真技术的一个重要优点。在航天工业方面，采用仿真实验代替实弹试验可使实弹试验的次数减少80 。，一些仿真软件广泛应用，比如MATLAB 的Simulink 。它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。ANSYS ，该软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数 CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I DEAS, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAE工具之一。 ADAMS ，即机械系统动力学自动分析(Automatic DynamicAnalysis of Mechanical Systems)，该软件是美国MDI 公司 (Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS软件销售总额近八千万美元、占据了 51% 的份额 ,现已经并入美国MSC 公司。 ADAMS 软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。 ADAMS 软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。虽然 ADAMS很适合我们仿真设计履带腿式移动机器人，但履带部分要用到付费工具箱才能完成，我们无能力购买，因此使用与 ADAMS 相似的仿真软件 recurdy 。它是由韩国 FunctionBay 公司开发出的新一代多体系统动力学仿真软件。它采用相对坐标系运动方程理论和完全递归算法，非常适合于求解大规模的多体系统动力学问题。而且对履带也能很好的仿真，完全符合我们的各种要求。虽然仿真有一些缺点，如和真实情况不能完全符合，但鉴于它能大大减少工作量和费用，我们计划用仿真来完成我们的设计。二、国内外研究现状 :仿真（ Simulation ），即使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响是在项目仿真项目整体的层次上表示的。项目仿真利用计算机模型和某一具体层次的风险估计，一般采用蒙特卡洛法进行仿真。20 世纪初仿真技术已得到应用。例如在实验室中建立水利模型，第1页共2页利用计算机实现对于系统的仿真研究不仅方便、灵活，而且也是经济的。因此计算机仿真在仿真技术中占有重要地位。50 年代初，连续系统的仿真研究绝大多数是在模拟计算机上进行的。的混合计算机仿真。在发展仿真技术的过程中已研制出大量仿真程序包和仿真语言。70 年代后期，还研制成功专用的全数字并行仿真计算机（见全数字仿真计算机）。进行水利学方面的研究。4050 年代航空、航天和原子能技术的发展推动了仿真技术的进步。60 年代计算机技术的突飞猛进，为仿真技术提供了先进的工具，加速了仿真技术的发展。在仿真硬件方面，从60 年代起采用数字计算机逐渐多于模拟计算机。混合计算机系统在70 年代一度停滞不前，80 年代以来又有发展的趋势，由于小型机和微处理机的发展，以及采用流水线原理和并行运算等措施，数字仿真运算速度的提高有了新的突破。例如利用超小型机VAX 11-785 和外围处理器AD-10 联合工作可对大型复杂的飞行系统进行实时仿真。在仿真软件方面，除进一步发展交互式仿真语言和功能更强的仿真软件系统外，另一个重要的趋势是将仿真技术和人工智能结合起来，产生具有专家系统功能的仿真软件。仿真模型、实验系统的规模和复杂程度都在不断地增长，对它们的有效性和置信度的研究将变得十分重要。同时建立适用的基准对系统进行评估的工作也日益受到重视。RecurDyn (Recursive Dynamic) 是由韩国FunctionBay 公司开发出的新一代多体系统动力学仿真软件。它有强大求解功能，软件广泛应用航空、航天、军事车辆、军事装备、工程机械、电器设备、娱乐设备、汽车卡车、铁道、船舶机械及其它通用机械等行业。本课题的主要内容、重点解决的问题，完成任务可能思路和方案。本课题的主要内容：1.几何建模2.力学分析3.动力学分析重点解决的问题：1动力学仿真2.小车越障分析思路和方案：ADAMS履带部分要用到付费工具箱才能完成，我们无能力购买，因此使用与ADAMS相似的仿真软件 Recurdyn。 Recurdyn 可以较好地完成履带的仿真，因此我们用Recurdy 来完成履带腿式机器人的仿真。第2页共2页本课题欲达到的目的或预期研究的结果1.实现履带腿式机器人的越障仿真、对该机构进行理论越障分析。2.比较软件仿真和理论分析的结果。计划进度时 间工 作 内容备注2012-2-13至 2012-2-24外文翻译、收集资料、做前期准备工作2012-2-25至 2012-3-2撰写开题报告2012-3-3至 2012-3-31学习 ADAMS 软件，查找相关仿真资料2012