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五指灵巧手结构设计含开题及7张CAD图,文本
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附件1(设计)选题申报表论文(设计)题目:五指灵巧手的结构设计学院专业年级指导教师职称指指导教师填写选题依据本课题以五指灵巧手的结构设计作为研究方向, 五指灵巧手回转关节的设计与驱动其完成规定操作也是该课题研究的重中之重。五指灵巧手的多自由度,多感知功能及良好的抓取操作性能直接决定了其应用范围。而五指灵巧手的灵活程度在一些高温、真空、高压的环境下可代替人工在极限环境下完成人无法实现的操作,具有很大的实际意义和应用价值。是否社会实践型选题是否“四协同”选题“四协同”类型(请在相应栏目打“”)校校协同校企协同专业协同学生协同是 否 是 否 审审核人填写系(教研室)审查意见 系(教研室)主任签名: 年 月 日学 院审核意见 学院院长签名:年 月 日 (设计)任务书附件2论文(设计)题目:五指灵巧手的结构设计学院专业年级学生姓名指导教师学号职称一、毕业论文(设计)应完成的内容及要求(一)主要内容1.设计目标:以灵巧手结构为研究对象,设计出结构件的关节紧凑的传动机构配合驱动电机与控制系统对灵巧手给出具体控制方案并实现灵巧手基础的抓,取,握等动作。2.设计内容:根据提供的控制参数来完成该灵巧手控制系统的整体方案,通过灵巧手整体结构的设计,自由度的确定,关节传动等进行电机与控制系统的选择,具体零部件结构设计关键零部件图的绘制,仿真校核验证设计符合要求。3.技术参数(1)、整手具有5指每根手指3自由度,总重量小于4Kg;(2)、单指模块化设计,手指长度约150mm;(3)、根指节侧摆角30,其它关节屈曲角90(4)、指端重复定位精度0.1mm;(二)主要任务要求1.资料收集:到图书馆进行相应资料的查询,并进行文献资料收集,文献综述,数据采用图表表示,在分析调研资料的基础上确定本项目的研究重点,拟定研究计划。2.设计思路要清晰,要求结构合理,计算过程正确,图纸符合国标。基本技术手段选择要正确,完成的功能要丰富,方法可行,系统具有功能可拓展性。3.参考文献:查阅参考文献要达到30篇以上,精选参考文献15篇以上。且文献要求近5年内文献(至少3篇近3年文献)。文献含著作、网络文献、论文等,含3-5篇外文文献。结合自我理解提出创新观点,并完成符合要求的开题报告。4.论文整体内容要协调,前后观点要一致,主次分明。摘要和内容、目录与内容要一致;格式要符合学校相关文件要求。5.最终完成毕业设计和论文定稿,论文按学校本科毕业论文规范要求撰写,含中英文摘要、关键词、目录、正文、参考文献、致谢、附录(可选),正文字数60008000字。6.毕设和论文完成后应严格按照学校统一要求进行装订,答辩后按照要求提交论文全套资料。二、毕业论文(设计)应完成的成果形式(包括各种说明书、图纸等)完成开题报告,五指灵巧手的结构设计设计说明书。三、毕业论文(设计)的进度安排序号起止日期工作内容备 注12019.11.52019.11.22选题申报22019.11.232019.11.29确定选题,下达任务书选题32019.11.302019.12.13查阅资料,调查研究,拟定毕设研究内容和实现的功能,论文写作大纲,撰写开题报告。开题42019.12.142020.3.8独立设计,完成论文初稿, 初稿52020.3.92020.3.14中期检查中期检查62020.3.152020.4.10修改初稿并形成定稿定稿72020.4.112020.4.17论文验收与评审验收与评审82020.4.182020.5.10毕业论文(设计)答辩论文答辩92020.5.112020.5.30论文档案材料整理存档论文总结和归档四、毕业论文(设计)应查阅的重要资料及参考文献来源四、毕业论文(设计)应查阅的重要资料及参考文献来源1杨昆明,申旌辉,马翔宇.仿生灵巧手的手指设计与控制J.煤矿机械,2018.2 马翔宇,杨武成,李阿为. 仿生机械灵巧手的手指设计J.重庆理工大学学报,2017.3 何立伟.拟人灵巧手控制系统及其运动控制算法设计D.华中科技大学,20184 赵小欢.仿生手的结构设计和抓握控制研究D.燕山大学,2017.5 韦攀东.机器人灵巧手织物抓取规划研究D.西安工程大学,20176Hashem Ahmadizadegan, Sheida Esmaielzadeh, Mahdi Ranjbar et al. Synthesis and characterization of polyester bionanocomposite membrane with ultrasonic irradiation process for gas permeation and antibacterial activityJ. Ultrasonics - Sonochemistry, 2018, 41.7Hua Chen, Yuan Yao. Phytoglycogen to increase lutein solubility and its permeation through Caco-2 monolayerJ. Food Research International, 2017, 97. 指导教师签名: 2019年11月25日系(教研室)审查意见 系(教研室)主任签名: 年 月 日学院审查意见 学院院长签名: 年 月 日(设计)开题报告附件3论文(设计)题目:五指灵巧手的结构设计学院专业年级学生姓名指导教师学号职称一、选题的目的和意义机器人是近年来迅速发展起来的高新技术密集的机电一体化产品,目前对多指灵巧手的智能抓持,位置协调控制的研究是机器人学研究的热点之一。本课题以五指灵巧手的结构设计作为研究方向,五指灵巧手回转关节的设计与驱动其完成规定操作也是该课题研究的重中之重。五指灵巧手的多自由度,多感知功能及良好的抓取操作性能直接决定了其应用范围。而五指灵巧手的灵活程度在一些高温、真空、高压的环境下可代替人工在极限环境下完成人无法实现的操作,具有很大的实际意义和应用价值。二、相关文献综述刘源在论文人手抓取运动解析及姿势协同仿人手研究中指出,在设计仿人手时,人们要求仿人手能复现人手抓取运动特征的同时,还期望仿人手的机械和控制系统能尽可能简化,具有拟人的外观。因此,为进一步理解人手的抓取运动和简化仿人手机械及控制系统,本文对人手抓取运动进行解析,通过姿势协同理论重建人手抓取运动特征,研制姿势协同仿人手,以简化仿人手的机械及控制系统,主要开展了以下研究工作:为更清晰和系统地理解人手抓取运动,从人手运动功能分析入手,逐步细化到抓取运动。以动作为基础,参照前人对人手运动姿势分类的定义,以动作目标为依据,建立了人手运动功能分层树,将动作划分为抓握和非抓握两个大类,9个小类。赵小欢仿生手的结构设计和抓握控制研究中指出,通过比较现有的驱动方式,计算传动力矩和转速,确定了传动方式。再依据成年人手的生理结构和仿生学设计了仿生手的机械结构。该结构采用模块化设计,包括五指模块和手掌模块,尺寸与成年人手接近,具有结构简单、轻巧灵活、成本低的特点。其次,对仿生手进行数学建模和分析。利用D-H法建立仿生手运动学模型,得出正逆运动学方程;分析了仿生手的工作空间和抓握范围;应用拉格朗日法建立动力学模型并对其进行静力学和动力学分析,为仿真和控制提供理论依据。黄铸栋为在论文多指灵巧手的仿人设计与运动控制中分析,对人手的运动结构设计了腱传动方式的灵巧手,分析了其运动学特性,结合提出的模糊自适应控制算法,实现了灵巧手的运动控制,主要工作如下:(1)设计了一款新型腱传动灵巧手结构,以单手指为例进行建模,推导它的正运动学、逆运动学以及关节与指端力的关系,讨论了其可操作空间。(2)研究并制备了一种新颖的高密度阵列指尖触觉传感器,该传感器仿人手感应方式呈环状,通过指尖运动状态的识别实验验证了传感器的相关性能。(3)提出了一种灵巧手的分层控制系统,采用了模糊自适应算法的电机控制算法,减小了系统超调量,节省了调整时间,使灵巧手能高效的运作。(4)分析并进行了仿人灵巧手的测试实验,分别通过位置控制、力控制和实物抓取来验证了灵巧手系统的性能。严玺在仿人灵巧手的结构设计及其控制研究中,说明在总结国内外多种灵巧手装置优缺点的基础上,针对北航BH-985灵巧手的设计缺陷,从灵巧手自由度分布、单指结构设计、指尖耦合传动机构、手掌结构拟人化分析、手腕结构设计等多方面提出了笔者自己的设计改进思路。本研究根据机器人多指灵巧手的抓取原理,对其手指构造、整体布局以及如何分配自由度等方面开展研究,并通过分析普通人手的特征,对仿人多指灵巧手从深层次上开展论证以及设计。本研究通过借助SolidWorks进一步搭建了多指灵巧手的三维模型,对灵巧手的五指结构进行设计与分析,创新设计了“S”型指尖耦合传动机构以及手掌凹陷仿人型外观,并将手腕自由度进行并联,让灵巧手的机械结构更具拟人性。综述各位学者对本课题的相关研究,使课题的研究方向更具针对性。而此次所设计的五指灵巧手是需要满足其工作条件和动作的结构设计并进行驱动。三、研究内容1. 引论1.1研究的背景及其意义1.2国内外研究现状与发展趋势1.3 技术路线1.3研究内容2. 五指灵巧手手指机构的传动方案设计2.1 手指关节的传动方案设计2.2 手指关节的设计与制作2.3 手指关节间连接机构的设计3.关键结构的选型与校核3.1 电机选用3.2 控制系统的选用3.3 五指灵巧手坐标系的建立3.4五指灵巧手正运动学解3.5五指灵巧手动力学模型4. 五指灵巧手运动抓持仿真4.1 仿真条件设置与推导4.2 手指各指节的运动耦合关系分析结果5. 结语四、研究方法、步骤及措施等研究方法:文献研究法:阅读和参考相关的灵巧手结构类设计文献,来合理设计本研究的基本框架、研究内容和基本方法。实验法:进行对五指灵巧手结构设计分析,确定其设计要求研究步骤:(1) 前期准备:明确论文研究方向,制定研究计划,查阅相关资料,了解五指灵巧手的各种基础参数。议定论文提纲。(2) 撰写文献综述与开题报告:整理收集到的相关资料,向指导老师咨询相关意见。(3) 论文撰写:通过对收集到的资料进行整理并结合老师以及前人的研究成果进行论文初稿的撰写。再根据指导老师的意见进行修改,最终定稿。(4)论文评审及答辩将论文定稿提交指导老师、评阅教师评审,并准备答辩。研究措施:(1)完成对五指灵巧手运动过程分析及控制系统功能。系统硬件分析控制参数选择及电控系统的需求,电机的选型,确定此系统的布置形式。(2)五指灵巧手坐标系的建立,结构设计及抓持仿真论证。五、进度安排序号起止日期工作内容12019.11.232019.11.29确定选题,下达任务书。学生与教师沟通,选择研究课题,查阅相关文献,设计研究实施方案,学生进行调研和数据收集。经过院(系)、学校选题审查后学生确定毕设论文选题,教师下达任务书。22019.11.302019.12.13查阅资料,调查研究,拟定毕设研究内容和实现的功能,论文写作大纲,撰写开题报告。教师召集学生面谈,进行论文开题指导,讲解开题报告写作注意事项;学生查阅文献,总结提炼论文写作大纲,教师修改论文大纲,完善论文结构,完成开题报告。32019.12.142020.3.8独立设计,修改设计和修改论文,中期检查。在这阶段指导老师与学生要经常交流,老师指导,学生根据老师的要求完善系统和修改论文。 42020.3.92020.3.14中期检查。52020.3.152020.4.10设计、论文完成和定稿。按照学校论文格式要求调整论文格式和排版,形成定稿。62020.4.112020.4.17设计和论文验收与评审。学生对论文查重并提交符合学校要求的查重报告,重复率控制在30%以内。指导老师和评阅老师对论文进行评审,形成评审意见和成绩。72020.4.182020.5.10毕业论文(设计)答辩。学生准备所有毕设资料,制作汇报PPT,按照学院统一时间要求参加毕设(论文)答辩。82020.5.112020.5.30论文档案材料整理存档六、主要参考文献1 杨昆明,申旌辉,马翔宇.仿生灵巧手的手指设计与控制J.煤矿机械,2018.2 马翔宇,杨武成,李阿为.仿生机械灵巧手的手指设计J.重庆理工大学学报,2017.3 何立伟.拟人灵巧手控制系统及其运动控制算法设计D.华中科技大学,20184 赵小欢.仿生手的结构设计和抓握控制研究D.燕山大学,2017.5 韦攀东.机器人灵巧手织物抓取规划研究D.西安工程大学,20176 刘源.人手抓取运动解析及姿势协同仿人手研究D哈尔滨工业大学,2018.7 罗天洪,刘浪,陈才.多指灵巧手复合驱动系统的研究J.机械传动,2017.8 冀鹏飞,刘宇红,孙晨光.三指灵巧手运动学分析及抓持仿真J.机械工程师,2017.9 方跃法,周思远.一种并联多指灵巧手的设计与运动学分析J.食品与机械,2019.11 陈玉瑜,顾志刚.多关节指形机械手爪的设计J.机电工程技术.2019(10) 12 严玺.仿人灵巧手的结构设计及其控制研究D.电子科技大学,2017.13 黄铸栋.多指灵巧手的仿真设计与运动控制D.武汉科技大学,2018.14 徐昱琳,徐粟轩,徐逍,赵翠莲,杨傲雷.SHU-II五指仿人灵巧手的运动学及抓取分析J仪器仪表学报,2018.15 马凝.全驱动五指灵巧手结构设计及控制系统的研究D.吉林大学,2019.16Hashem Ahmadizadegan, Sheida Esmaielzadeh, Mahdi Ranjbar et al. Synthesis and characterization of polyester bionanocomposite membrane with ultrasonic irradiation process for gas permeation and antibacterial activityJ. Ultrasonics - Sonochemistry, 2018, 41.17Hua Chen, Yuan Yao. Phytoglycogen to increase lutein solubility and its permeation through Caco-2 monolayerJ. Food Research International, 2017, 97.18Isao Kagomiya, Yuki Hirota, Kyosuke Tsunekawa et al. Oxygen permeation properties of mixed conductive Sm 0.5 Ca 0.5 FeO 3J. Solid State Ionics, 2018, 317.19Wei-Hsin Chen, Jamin Escalante, Yen-Hsun Chi et al. Hydrogen permeation enhancement in a Pd membrane tube system under various vacuum degreesJ. International Journal of Hydrogen Energy, 2020, 45(12).20Yue Zhu, Jingyi Wang, Alexandre I. Rykov et al. Oxygen transport kinetics affected by grain size A permeation model studyJ. Journal of Membrane Science, 2020, 603.七、指导教师意见本开题报告围绕“五指灵巧手的结构设计计”选题内容展开,内容符合本专业人才培养目标,选题的目的和意义、文献综述和研究内容合理,进度安排符合学校对毕业论文安排和要求。指导教师签名: 2019年12月12日八、系(教研室)审查意见(请在相应栏目打“”)1.同意开题 2.不同意开题 系(教研室)主任签名: 年 月 日九、学院审核意见(请在相应栏目打“”)1.同意开题 2.不同意开题 学院院长签名:年 月 日附件4(设计)指导记录表论文(设计)题目:五指灵巧手的结构设计学院专业年级学生姓名指导教师学号职称指导记录1结合本专业人才培养目标和毕业设计要求,指导该生以“五指灵巧手结构设计”为题,进行毕业设计。明确该系统的技术要求如下:(1)灵巧手是指类人手形的、具有特定机构功能的机械手;(2)结构设计主要是将各手指关节设计合理、能按指定路径运动;(3)要求各关节相互运动紧凑、有序,机构设计简单有效。结合学校毕业设计的相关文件要求,明确提出,学生毕业设计过程应完成如下内容:(1)利用Solid Works三维设计软件设计出五指灵巧手结构;(2)完成手指机构的装配与运动仿真;(3)对关键零部件进行校核分析;(4)最后整理、撰写出毕业设计一份,包括设计图纸1套(不少于6张)。 指导教师签名: 2019年11月25日 指导记录2指导该生的开题报告,指出以下问题:1、课题研究现状、目的和意义。分两段写:第一段,切题,紧扣“五指灵巧手结构”,明确研究主题是基于灵巧手结构设计,简略介绍该课题的现状;第二段写研究目的和意义: 2、文献综述:首先要对题目中涉及的研究进行简单介绍;如:五指灵巧手结构目前的应用情况,引出本课题的研究内容。然后罗列各种文献对本题目相关领域研究的现状。具体列出研究者的姓名、文献出处,做了哪方面的研究等等; 最后总结,对文献进行归纳,并引出本文需要研究的内容:“五指灵巧手结构”。 指导教师签名: 2019年12月12日 说明:指导老师填写次数不得少于5次,且能够对选题、开题报告、初稿、定稿和答辩等环节提出实质性指导意见。(设计)中期自查表附件5论文(设计)题目:五指灵巧手的结构设计学院专业年级学生姓名指导教师学号职称学生毕业论文(设计)完成情况1.是否完成文献查阅与资料综述:是 ;否 。2.是否完成开题报告书写与评阅:是 ;否 。3.毕业论文(设计)是否按原定计划进程执行:是 ;否 。教师答疑情况1.对学生进行指导或讨论的次数:8次,形式线上和当面指导 。2.指导记录次数: 5次。存在的主要问题和拟解决办法问题1:前期论文选题的觉得比较广阔,与专业不吻合。解决思路:老师根据题目详细地指导了具体的设计方案,将论文题目概括到一个符合设计的机械设计中。问题2:题目引用较多,查重重复率高。解决思路:用自己的话概括出所引用的语言,进行编辑。问题3:缺乏研究论文问题的能力。解决思路:指导学生进行论文阅读、资料收集、引导看相关材料以及分析问题,开阔思路。问题4:缺乏对毕业设计的仿真建模能力。解决思路:引导学生学习仿真软件的使用,给出快速学习学好的建议,叮嘱学生按时定量的完成学习。问题5:相关文献的模糊概念。解决思路:引导学生查阅资料时注意相关文献的名称以及查阅其论文选题的相关文献进行引用。问题6:格式问题。解决思路:做到老师指导,学生仔细修改,然后老师再次指导,学生不断修改的过程。问题7:图纸问题。解决思路:让学生对图纸按照国标的要求准确无误的执行。指导教师签名: 年 月 日附件8本科毕业论文(设计)答辩记录论文(设计)题目:五指灵巧手的结构设计学院专业年级学生姓名指导教师学号职称讲师答辩记录:(答辩中
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