科技立项申报书范本(例子)

重大型申请类别Z项目编号欧美学院大学生科研立项项目申请书项目名称三自由度并联机器人平台申请者张楠班级067系研电_MAIL地址ZHNADAYAHOOCOMCN申请日期200832大学二九年制填报说明一、填写申请书前，请先查阅有关项目申请办法及规定。申请书各项内容，要实事求是，逐条认真填写。表达要明确、严谨。二、表格中第三、四、五、六项应详细填写，如表格内写不下，可另加附页。三、申请书需打印三份（并附电子版一份）交于院（系）团委，院（系）初审、盖章后于规定时间上交校科技创新中心（送至研究生会办公室）。四、申报者需在规定时间内完成网上申报事宜。申请者承诺我保证以下填报内容的真实性，如果获得资助，我与项目组成员将严格遵守学生科研立项的有关规定，切实保证工作时间，按计划认真开展研究工作，按时报送有关材料。申请者（签名）年月日项目简表名称三自由度并联机器人平台起止年限2008320091申请资助金额10000元依托院系机电工程学院院系配套经费0元依托实验室机电一体化研究室指导教师张立勋研究项目类别A计算机类B机械与控制类C通信与电子类D能源化工、数理及其它E经管文法类（请将类别字母标于封面）姓名张楠学号S306070051申请者专业及学历机械电子工程在读硕士研究生研究项目主要内容和目的意义摘要主要内容摘要三自由度并联机器人平台主要由控制系统和并联运动平台组成两部分组成。并联运动平台采用三自由度的3RPS并联机器人。可实现绕两个轴转动和升降。控制系统主要由工控机和步进电机驱动器组成。工控机主要完成接受外界控制指令（通过键盘）；根据指令实时计算对步进电机的控制量（包括速度和位置），并通过步进电机控制卡传送给下级驱动器；计算动平台轨迹并显示信息（坐标和曲线）；监测电感接近开关的信号和光电编码器信号。由于主要是对运动平台姿态的控制，且在步进电机不丢步地情况下精度较高，所以使用直线步进电机开环控制。目的意义摘要并联机器人作为对串联机器人的补充，应用领域不断的扩大。本课题设计的三自由度并联机器人平台是一个典型的并联机器人，并且应用范围很广。首先，此并联运动平台能够作为的模拟样机，可帮助由于中枢性瘫痪所致感觉、运动功能受损，其它神经疾患所致感觉、运动功能受损，前庭器官病变引起的平衡功能障碍的患者提供平衡能力恢复性训练（如脑瘫患者），使患者能够通过主动的或反射性活动训练平衡能力；可用于航天、航海人员的平衡能力的训练；也可用于船舶及航天航空仪表台的姿态控制平台，将传感器安装在并联平台上，就可实现多角度的监测。同时，还可用于肢体具有运动障碍的患者的康复训练，如踝关节和腕关节的训练。预期研究成果摘要本课题设计的模拟样机可以根据不同的应用场合，完成其所要求的模拟试验。使用者可根据实际要求在计算机上选择适合的轨迹、倾斜范围和频率，工控机根据要求拟合曲线并进行并联机器人的逆解计算，输出各个步进电机的控制量，使运动平台按照要求运动。同时，在用户交互界面上，还可以查看平台的实时运动情况（轨迹，误差信息）。一、申请者简历（包括曾从事的科研立项研究项目）2006年，本科毕业于哈尔滨工程大学机械设计制造及其自动化专业，现攻读哈尔滨工程大学机械电子工程专业硕士，导师张立勋教授。本人十分热爱机械电子专业，比较擅长机械设计和系统设计仿真二、经费预算合计16186元序号经费用途预算依据金额1直线步进电机3套31500450045002运动控制卡438643863电子器件200020004机械加工、材料200020005步进电机驱动器3套31100330033006三、立项研究内容和依据（说明项目具体研究内容、技术指标、项目研究理论依据、学术思想、特色之处等）该并联平台是根据并联机器人相关理论而开发的成果，是典型的机电一体化系统。它能够用于模拟平衡能力恢复性训练；航空、航海人员的平衡训练；肢体（如踝关节和腕关节）运动康复训练和作为船舶及航天航空仪表台的姿态控制平台。三自由度并联机器人平台主要由控制系统和并联运动平台组成两部分组成。并联运动平台采用三自由度的3RPS并联机器人。可实现绕X，Y轴转动和沿轴的升降，且具有对称性好、结构形式简单，刚度好等特点。上下平台为两个不同长度的等边三角形（上台尺寸较小），它们之间用3条可以伸缩的支承杆相连，3支承杆上部与运动平台间用3个球铰，而与下平台间用3个转动副来进行连接。其中，为了降低结构的复杂性，直线运动部件不采用直流电机加丝杠螺母的结构，而采用输出为直线运动的直线混合步进。同时为了增加运动的精度，球铰处采用精度较高的球头关节轴承。同时还安放了两种传感器电感接近开关用于检测步进电机伸出轴的极限位置（最短时），从而实现系统的标定；旋转编码器主要用于实现并联机器人的位置正解和初始位置的标定。控制系统主要由工控机和步进电机驱动器组成。工控机主要完成接受外界控制指令（通过键盘）；根据指令实时计算对步进电机的控制量（包括速度和位置），并通过步进电机控制卡传送给下级驱动器；计算动平台轨迹并显示信息（坐标和曲线）；监测电感接近开关的信号和光电编码器信号。由于主要是对运动平台姿态的控制，且在步进电机不丢步地情况下精度较高，所以使用直线步进电机开环控制。本项目的特色在应用并联机器人技术，设计一并联机器人平台的模拟样机，可应用于平衡康复训练，肢体康复训练及船舶及航天航空仪表台的姿态控制平台等多领域。由于并联机器人刚度大、结构稳定、承载能力高、平台误差小、精度高、机构反解简单，在线实时计算易实现等特点，可根据不同的应用场合，模拟实现其要求的功能。国内外研究现状分析并联机器人的研究开发和应用正日益广泛，应用的领域也在不断的扩展。美国RUTGERS大学研制的“RUTGERS”是一台基于STEWART平台的带有虚拟现实和力反馈可远程控制的踝关节康复机器人系统。这里STEWART平台采用了六个双作用气缸实现六自由度运动。我国的燕山大学设计了一个并联式踝关节康复机器人。这里采用三自由度3RSS/S机构。夹持器固定在动平台上，用来固定患者的脚。在训练时，患者的下肢处在放松的状态，动平台则按照目标轨迹实现康复运动。并联机器人应用于运动仿真领域，主要用于训练、研究、开发和娱乐等方面。并联机器人早期就应用于飞行模拟装置，利用飞行模拟器来训练飞行员，具有节能、经济、安全、不受场地和气候条件的限制，训练周期短、训练效率高等突出优点。目前，并联机器人也开始进入了汽车驾驶模拟这一新兴领域。目前，许多国家都已研制了以并联机构为基础的虚拟轴机床，其响应速度快环境适应性强，便于重组和模块化设计，且可构成形式多样的布局和自由度组合，从而降低了生产的成本；技术附加值高。此外，并联机器人在多足步行机、多指灵巧手，多机器人协调的方面也正处于研制阶段或已投入使用。而且在军事、航空航天等高技术领域或其他特种行业中也同样具有巨大的应用潜力和广泛的应用前景。目前，主要的平衡康复训练器有气压式动态平衡训练器主要是由主控箱、充气管、气囊、脚踏板、扶手架几部分组成。将脚踏板安装在气囊上方，通过主控箱对气囊的放气和充气进行控制。可根据增加或减少气囊内的气体压力来达到改变人体的平衡状态，从而平衡能力的训练。当使用者失去平衡状态时可用手抓住扶手架避免摔倒。平衡训练系统主要有计算机系统、测试装置和一个带扶手的训练台。训练台为静止的，在其上安装了传感器，可直观的诊断出患者的功能性损伤情况。通过计算机屏幕中所显示的任务，使用者有目的的完成运动。由于视觉和听觉的有机结合，让训练和测量变得有声有色。四、预期成果与成果意义（预期成果和提供的形式，应用前景，经济建设的需求背景，成果的意义和影响等）随着社会科技的发展，传统的机器人（即串联机器人）已经不能满足实际的需要。一种新型机器人并联机器人逐步走入人们视野。目前，关于并联机器人的研究开发和应用正日益广泛。随着我国老龄化的日趋严重，残疾人和年老病残人士是一个相当大的群体。所以这部分患者的康复训练问题引起广泛关注。同时，并联机器人应用于康复训练领域，使康复训练变得简单，并提高康复治疗的效率。三自由度并联运动平台能够为由于中枢性瘫痪所致感觉、运动功能受损，其它神经疾患所致感觉、运动功能受损，前庭器官病变引起的平衡功能障碍的患者提供平衡能力恢复性训练，使患者能够通过主动的或反射性活动训练平衡能力，从而实现安全独立的进行平衡康复训练。同时，还可用于用于下肢康复训练，航空、航海人员的平衡能力的训练和航空、航海的测控平台。说明本研究项目具有广泛的市场前景。该并联运动平台是根据并联机器人相关理论而开发的成果，借助工控机的精准控制，使动平台达到预期的规划倾角，轨迹和速度，以满足不同的需要。本课题将完成三自由度并联机器人平台的样机的设计，并可完成必要的模拟试验。机械部分主要是具有3自由度并联机器人，根据实际分析，采用3RPS的并联构型。动平台可实现绕两个轴的转动和升降，其中转动为主要控制量。驱动组件选用混合式直线步进电机，通过控制步进电机伸出轴的伸长和缩短量，从而使动平台的倾角发生变化。控制部分主要由工控机组成。使用者可通过计算机界面选择倾角、轨迹和频率。计算机根据要求，拟定一个适合的轨迹，实时进行相关数据的在线处理（主要是运动平台的位置正逆解计算），并输出步进电机控制信号，从而控制上平台的运动角度和速度。为了使使用者更好的了解动平台的运动情况，设计了一个用户交互界面，用户可根据要求设定运动幅度和速度，并可实时查看运动的相关参数，如动平台倾角、速度、误差和运动轨迹等参数。五、实现本项目预期目标及已具备的条件预期的目标设计三自由度并联机器人平台的试验样机。用户可根据实际要求在计算机上选择适合的路线或倾斜范围和频率，工控机根据要求拟合曲线并进行并联机器人的逆解计算，输出各个步进电机的控制量，使运动平台按照要求运动。同时，在用户交互界面上，还可以查看平台的实时运动情况（轨迹，误差等）。具备的条件（需说明依托创新实验室能够提供的条件）实验室能够提供设计加工的场地，还能提供设计所需要的软硬件资源，如电脑，各种专业设计软件，还有拥有各种常规以及先进的科研仪器和设备，可以满足各层次研究生的培养需要和承担相关科研项目所需的研究条件。六、拟采取的研究方法和技术路线研究方法三自由度并联机器人平台是根据并联机器人理论，借助工控机控制，通过对并联机器人各个伸长杆的控制，使运动平台可以按照用户的预设角度、轨迹和频率来运行。技术路线（请按时期写明每阶段的实现目标）2008120083分析运动平台的相关理论，确定并联运动平台的结构形式。2008320084机器人三维模型的建立及仿真分析2008420087零件图的设计及加工；2008720088机器人样机的组装；20088200810控制方案的设计；200810200812样机的调试本项目的创新之处本项目的创新点在于将并联机器人应用于平衡康复训练，肢体康复训练及测控平台等多领域。由于并联机器人刚。由于并联机器人刚度大、结构稳定、承载能力高、平台误差小、精度高、机构反解简单，在线实时计算易实现等特点，可根据不同的应用场合，模拟实现其要求的功能。七、项目组总人数博士生硕士生本科生63