大学生创新训练项目申请书

井冈山大学大学生创新创业计划项目申请书项目名称自动化智能草莓采摘机项目类别创新训练项目□创业训练项目□创业实践项目申请学院机电工程学院项目负责人邱家军班级/专业机制16本(1)班/机械设计制造及其自动化电话/邮972491492@填表日期2017年12月7日井冈山大学教务处制填表说明一、本“申请书”由大学生团队或个人，在校内外指导教师的帮助下完成填表工作。二、本“申请书”一式三份，经批准立项后分别由项目负责人、“井冈山大学大学生创新创业园”和学校有关管理部门保存。三、项目类别：1、创新训练项目：指大学生团队或个人，在导师指导下，自主完成创新性研究项目设计、研究条件准备和项目实施、研究报告撰写、成果（学术）交流等工作。创新训练项目应当具备一定的新颖性和创新点。2、创业训练项目：指大学生团队或个人，在导师指导下，由学生在项目实施过程中扮演一个或多个具体的角色，通过编制商业计划书、开展可行性研究、模拟企业运行、参加企业实践、撰写创业报告等工作，达到创业模拟训练的目的。创业训练项目应当具备大学生进入社会后进行创业活动的针对性。3、创业实践项目：指大学生团队或个人，在学校导师和企业导师共同指导下，采用前期创新训练项目（或创新性实验）的成果，提出具有市场前景的创新性产品或者服务，并以此为基础开展创业实践活动。创业实践项目应当具备社会企事业单位背景、社会实践特点和可操作性。四、专家组意见：如果没有组织专家评审，该栏目可以不填。五、填表要求简明扼要，表格空间不足的可以扩展。

六、字体使用小四号仿宋体，单倍行距，双面印制、装订；如有附件材料，可集中装订于“申请书”后面。申请理由（包括所具备的知识条件、特长、兴趣等）知识条件：指导老师为机电工程学院机械系数字化控制方面教授，熟知单片机相关知识，多次指导学生完成相关创新项目的课题，并指导学生参加全国大学生创新大赛和机械创新大赛并且取得优异成绩。小组成员成绩优异，所学知识可在此项目中使用，达到学以致用，真正做到学习与实践相结合，有利于提高我们对知识的掌握程度。成员特长及兴趣小组成员平时乐于制作机械、电子方面的小物件，拥有极强的动手实践能力，组内成员已经自学完单片机的控制课程、图像传感技术及无线电技术等。小组成员均对机械设计有浓厚的兴趣，学校注重以理论教学为主，缺乏了实践操作，对于本次的创新设计是一次理论与实践相结合的机会，想借助此次机会完善自己专业知识素养，培养自己实践能力与团队协作能力，同时这个也是现在社会需要的东西。三、实施方案（指实施计划、步骤，技术指导，软硬件条件等）总体方案:拟采取如图所示的方案。设置一条丝杠，采用水平方式横卧于机架上，然后控制箱控制其前行或者后退，处理箱和机械手臂安装在丝杠滑台上。采用无线或有线进行数据、控制信号的传输。控制箱：控制箱基于成熟的PWM控制模块改造而成。PWM信号为脉宽调制信号，其特点在于他的上升沿与下降沿之间的时间宽度。采用PWM信号不用随时接收指令，减少CPU的疲劳程度；可以位置自锁、位置跟踪。控制箱拟采用80C31单片机：80C31单片机，它是8位高性能单片机。属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，标准MCS-51单片机的体系结构和指令系统。80C31内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。但80C31片内并无程序存储器，需外接ROM。此外，80C31还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。80C31有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。步进电机拟采用ULN2003型：该步进电机的驱动电压12V，步进角为7.5度，一圈360度，需要48个脉冲完成。该步进电机有6根引线，排列次序如下：1:红色、2:红色、3:橙色、4:棕色、5:黄色、6:黑色。步进电机的驱动信号必须为脉冲信号。转动的速度和脉冲的频率成正比。若采用有线控制ULN2003的驱动，可直接用单片机系统的5V电压，但力矩不是很大，可根据实际情况自行加大驱动电压。采用此控制方法可轻易控制前进速度，便于提高机械手臂的反应灵敏度。传送带系统设计：拟采用斗式输送机：传送带系统的功用是将机械臂采摘的草莓运输到草莓处理终端——储存端。传送带系统在机械臂工作的同时，保持持续的工作状态，以保证草莓运输储存的高效性。为了保证草莓的完整及质量，传送带的外侧材料要求质地柔软，且高度距离机械臂下放高度不超过30cm。利用斗式输送机可以保证草莓不会挤压到彼此，从而保证草莓成品质量。斗式输送机是一种输送散装货货斗的传送带，传送带连续不断地将货斗送到敞开的舱口上面的某一点后，再将货斗向货舱中倒空斗式输送机，适用于粮食等行业一定粒度、块度的物料和粉料的输送。它包括有驱动装置（含逆止装置）、壳体（包括水平段、改向段）、及位于壳体内的牵引链、料斗、头轮和尾轮，在壳体的两端设有加料段和卸料段，料斗的两侧通过联接环分别与两根平行的牵引链相联接。头轮上设有与牵引链相吻合的齿。其输送形式为一字形、L形、Z形三种，在此我们选用一字形输送方式。本实用新型的优点是具有体积小、功耗低、输送形式灵活、密封输送等特点。三自由度机械臂由于草莓的生长方式各异，草莓的抓取需要机械力臂，目前市场上有足够多的机械臂可以选取，技术也足够成熟，再多次讨论得出三自由度机械臂可以胜任。三自由度机械臂可以在空间内实现全方位运动，保证可以精准、有效地夹住草莓。完成草莓的夹取及剪断后，机械臂再将夹取的草莓放置在传送带上。该机械手臂通过自主设计，最终将实现三自由度的运作，从而保证草莓采摘的高效性。滚珠丝杆：拟选用GB6170-86型丝杆可以将步进电机传递的旋转运动变换为直线运动，从而实现控制箱和机械手的直线运动。在系统工作的同时还可以减小摩擦及其产生的热量。此外其结构为滚珠丝杆，材料为优质合金钢可保证丝杆的耐磨及减摩性能。在传动时，滚珠与丝杠、螺母之间基本上是滚动摩擦.因此它具有以下优点：(1)传动效率高，滚珠丝杠副的传动效率很高，可达92%〜98%，是普通丝杠传动的2〜4倍；(2)定位精度和重复定位精度高，滚珠丝杠副的驱动力矩减少至滑动丝杠的1/3左右，发热率大幅降低，温升减小并且在安装滚珠丝杠副时采取以预紧方式消除轴向间隙等措施.使滚珠丝杠副具有高的定位精度和重复定位精度；(3)使用寿命长，滚珠丝杠采用优质合金钢制成，其滚道表面经淬火热处理后硬度高达60〜似HRC，因此其实际寿命远高于滑动丝杠，从而弥补其制造成本高于滑动丝杠的不足点；(4)刚度高，滚珠丝杠副经预紧后可以消除轴向间隙，提高系统的刚度；(5)传动的可逆性，滚珠丝杠副消除了在传动过程中可能出现的爬行现象，能够实现将旋转运动转化为直线运动或将直线运动转化为旋转运动并传递动力这两种传动方式。因此滚珠丝杠副具有上述优点，所以在该机构中采用滚珠丝杠，但是由于滚珠丝杠副的摩擦因数小、不能自锁，所以当作用于垂直位置时.为防止因突然停电而造成主轴箱自动下滑，必须加有制动装置。实施计划及步骤2017.12—2018.02：小组成员借助网络和校内图书馆查找文献；讨论确定技术方案；2018.02—2018.06：根据方案进行结构设计、计算机模拟仿真；控制系统设计。2018.07—2018.09：相关零部件的制作、调试；2018.10—2018.11：整体设备装配、调试、验证试验，提出修改和改进意见并实施；2018.11—2018.12：技术资料整理、归档。软硬件条件本项目充分利用学校学院及实验室、机械创新协会、电子创新协会等硬件平台，虚心向相关专业教师、同学学习，扎实开展本项目，相信能够按时完成相关的设计。五、经费预算预算支出科目支出金额（元）说明1、测试费、分析费02、图书、资料费500购买相关资料3、小型会议04、交通费5005、实验材料费7000舵机、控制器等材料购买；机器人制作6、参观考查费1000参观草莓园，实地考察草莓种植与采摘等7、专家指导费8、其他1000总计10000指导教师意见：签名：