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L300MM 智能 机器 小车 设计 11 cad 图纸 文档 全套 资料

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内容简介：

智能小车设计的文献综述L300MM智能小车设计的文献综述一 本课题的研究意义智能小车，也称轮式机器人，是一种以汽车电子为背景，涵盖控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多科学的科技创意性设计，一般主要由路径识别、速度采集、角度控制及车速控制等模块组成。研究智能小车对现代机器人技术是有很大的帮助的。机器人技术的出现和发展，使传统的工业生产面貌发生了根本性的变化，让人类的生产方式从手工业、机械化，走进到了自动化、智能化的新时代。近十年来移动机器人的研究已经十分活跃，其得到快速发展主要有两个方面的原因：1)移动机器人有着广泛的应用范围，以代替人无法适应的环境下工作，这将极大地扩展人类的生活和生产范围。2)与任何一门现代化技术分枝一样，其中一个最直接的因素是计算机技术的发展。计算机信息处理，存储能力的提高，为移动机器人运行更复杂的实时控制算法创造了条件。这里我们所研究的小车，可以应用到多个领域如矿下探测，海底检测等。这里以矿下探测为例：现在我国的大部分矿产都是采用人工井下作业的形式进行的，这不但生产效率得不到保证，井下做业人员的人身安全也经常会受到威胁。而如果应用机器小车来进行实时的检测、生产和运输，必将大大的提高生产效率，其井下的探测功能也可以很大程度的降低安全问题的发生。二 本课题的发展历史、现状及发展趋势机器人这个概念其实是最近几十年才产生的。但是人类对机器人的遐想早在几千年前就产生了。人类希望制造一种像人一样的机器，以便代替人类完成各种工作西周时期，我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的机器人。春秋后期，据墨经记载，我国著名的木匠鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日不下”，体现了我国劳动人民的聪明智慧。公元前2世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人自动机。它是以水、空气和蒸汽压力为动力的会动的雕像，它可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。1800年前的汉代，大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计里鼓车。计里鼓车每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”，并用其运送军粮，支援前方战争。1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶，并在大阪的道顿堀演出。1738年，法国天才技师杰克戴瓦克逊发明了一只机器鸭，它会嘎嘎叫，会游泳和喝水，还会进食和排泄。在当时的自动玩偶中，最杰出的要数瑞士的钟表匠杰克道罗斯和他的儿子利路易道罗斯。1773年，他们连续推出了自动书写玩偶、自动演奏玩偶等，他们创造的自动玩偶是利用齿轮和发条原理而制成的。它们有的拿着画笔和颜色绘画，有的拿着鹅毛蘸墨水写字，结构巧妙，服装华丽，在欧洲风靡一时。由于当时技术条件的限制，这些玩偶其实是身高一米的巨型玩具。现在保留下来的最早的机器人是瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，它制作于二百年前，两只手的十个手指可以按动风琴的琴键而弹奏音乐，现在还定期演奏供参观者欣赏，展示了古代人的智慧。19世纪中叶自动玩偶分为2个流派，即科学幻想派和机械制作派，并各自在文学艺术和近代技术中找到了自己的位置。1831年歌德发表了浮士德，塑造了人造人“荷蒙克鲁斯”；1870年霍夫曼出版了以自动玩偶为主角的作品葛蓓莉娅；1883年科洛迪的木偶奇遇记问世；1886年未来的夏娃问世。在机械实物制造方面，1893年摩尔制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。进入20世纪后，机器人的研究与开发得到了更多人的关心与支持，一些适用化的机器人相继问世，1927年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”，并在纽约举行的世界博览会上展出。它是一个电动机器人，装有无线电发报机，可以回答一些问题，但该机器人不能走动。1959年第一台工业机器人（可编程、圆坐标）在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。现代机器人的研究始于20世纪中期，其技术背景是计算机和自动化的发展，以及原子能的开发利用。自1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，其结果之一便是1952年数控机床的诞生。与数控机床相关的控制、机械零件的研究又为机器人的开发奠定了基础。另一方面，原子能实验室的恶劣环境要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国原子能委员会的阿尔贡研究所于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。这些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形特征迥异，主要由类似人的手和臂组成。1965年，MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。1967年日本成立了人工手研究会（现改名为仿生机构研究会），同年召开了日本首届机器人学术会。1970年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。1970年以后，机器人的研究得到迅速广泛的普及。1973年，辛辛那提米拉克隆公司的理查德豪恩制造了第一台由小型计算机控制的工业机器人，它是液压驱动的，能提升的有效负载达45公斤。随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高，移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。由于这些技术的发展，推动了机器人概念的延伸。80年代，将具有感觉、思考、决策和动作能力的系统称为智能机器人，这是一个概括的、含义广泛的概念。这一概念不但指导了机器人技术的研究和应用，而且又赋予了机器人技术向深广发展的巨大空间，水下机器人、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等各种用途的机器人相继问世，许多梦想成为了现实。将机器人的技术（如传感技术、智能技术、控制技术等）扩散和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器机器人化机器。当前与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”、“网络机器人”的名称，这也说明了机器人所具有的创新活力。90年代以来，以研制高水平的环境信息传感器和信息处理技术、高适应性的移动机器人控制技术和真实环境下的规划技术为标志，开展了移动机器人的更高层次的研究。现在机器人的应用越来越广，种类也越来越多，但大体上可分为轮式机器人和足式机器人。智能小车就是轮式机器人中的一种，虽然是最基本的机器人雏形，但其中已包含了大部分功能，综合国内外专家解释，机器人是具有一些类似人的功能的机械电子装置或者叫自动化装置，它仍然是个机器。它有三个特点：一个是有类人的功能，比如说作业功能；感知功能；行走功能；还能完成各种动作，它还有一个特点是根据人的编程能自动的工作，这里一个显著的特点，就是它可以编程，改变它的工作、动作、工作的对象和工作的一些要求。它是人造的机器或机械电子装置，所以这个机器人仍然是个机器。但是目前还没有一个统一的有关机器人定义，美国工程师协会认为机器人是计算机控制的可以编程的目前能够完成某种工作或可以移动的自动化机械，但日本和其他国家也对机器人有不同的看法，他们认为从完整的更为深远的机器人定义来看，应该更强调机器人智能，所以人们又提出来机器人的定义是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。这也将是未来机器人的只要的发展趋势。三 本课题研究的关键问题及方法 根据任务书的要求及收集的资料，本课题的关键问题在于机械手臂的设计。搭载机械手的移动机器人本体为四轮万向轮小车，它具备自主导航能力。在遇到物体时，可远程控制并操作机械手抓取。车载机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统3大部分组成。执行机构是机械臂、机械手爪与基座的总称。驱动机构有液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。目前专用机械手采用电气驱动方式的较多。手部安装与手臂前端是用来抓持工件(或工具)的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。手臂的作用是引导手指精确地抓住目标物体，并运送到所需要的位置上去，故手臂的位置需精确定位。手臂由以下几部分组成：动作元件，带动手臂运动的动力装置，在本车载机械手中为两台直流无刷伺服电机，驱动手臂运动；导向装置，保证手臂的正确方向及承受由于目标物体重量所产生的弯曲和扭转力矩；手臂，承接和承受外力作用的部件，手臂上的零部件都装在手臂上。机械手臂的设计还需要从其自由度出发，结合材料、动力、抓取的物品的形状等方面，保证其能在特殊环境下准确的夹取指定的物品。参考文献：1 徐炳辉。气动手册M，上海科学技术出版社，2005.2 明仁雄，等。液压与气动传动 M。国防工业出版社。2003.3 黄纯颖、于晓红、唐进元等编著，机械创新设计M，北京：高等教育出版社，2006.51 238.4 陆鑫盛，周洪。气动自动化系统的优化设计M。上海科学技术文献出版社，1999.5 孙恒、陈作模、葛文杰，机械原理M，北京：高等教育出版社，2006.521. 6 陶湘厅、袁锐波、罗景气，动机械手的应用现状及发展前景OL，中国传动网，2008.7 吴宗泽机械零件设计手册 M北京：机械工业出版社, 2004：188199. 8 王孝华，赵中林，等。气动元件及系统的使用与维修M。机械工业出版社。1996.9 袁子荣。液气压传动与控制M，重庆大学出版社，2002.10 邓克, 汪世益. 基于插装阀的锻造自动线机械手液压系统设计J. 机械设计与制造，2007.4：132-133.11 朱梅. 具有五自由度及张合气爪的液压机械手. 机床与液压，2006.1：96-97.12 杨永清, 郭虹, 纪玉杰. 液压摆动机机械手设计. 液压与气动，2008.1：41-43.13 Jun Wu, Jinsong Wang, Tiemin Li, et al. Dynamic analysis of the 2-DOF planar parallel manipulator of a heavy duty hybrid machine tool. Int J Adv Manuf Technol,(2007) 34：41