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1、 畢業(yè)設(shè)計開題報告 課 題 名 稱： STR11-280行走機器人改造 學(xué) 生 姓 名： 學(xué)校指導(dǎo)教師： 公司指導(dǎo)教師： 所 在 學(xué) 院： 材料工程學(xué)院 專 業(yè) 名 稱：材料成型及控制工程（模具設(shè)計） 2012年2月20日 說 明 1．根據(jù)教育部對畢業(yè)設(shè)計（論

2、文）的評估標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告》，由指導(dǎo)教師簽署意見、教研室審查，系教學(xué)主任批準(zhǔn)后實施。 2．開題報告是畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報告不合格者不得參加答辯。 3．畢業(yè)設(shè)計開題報告各項內(nèi)容要實事求是，逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．本報告中，由學(xué)生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，應(yīng)不少于2000字，沒有經(jīng)過整理歸納，缺乏個人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報告按不合格論。 5．開題報告檢查

3、原則上在第4周完成，各系完成畢業(yè)設(shè)計開題檢查后，應(yīng)寫一份開題情況總結(jié)報告。 學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 學(xué)生姓名 呂晨科 學(xué) 號 080701214 專 業(yè) 材料成型及控制工程（模具設(shè)計） 學(xué)校指導(dǎo)老師 柯旭貴 職 稱 教授 所在學(xué)院 材料工程學(xué)院 單位指導(dǎo)老師 夏慶觀/牛小記 工程師 所在單位 南京康尼機電股份有限公司 課題來源 公司課題 課題性質(zhì) 工程設(shè)計 課題名稱 STR11-280行走機器人改造 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和意義 1.內(nèi)容和要求 （1） 熟悉原設(shè)計的機械原理，使用環(huán)境。 （

4、2） 分析STR11-280行走機器人使用要求與性能，進行改進型產(chǎn)品的方案設(shè)計。 （3） 要求總裝圖A0號圖紙一張，組件A1號圖紙2張，部件A2號圖紙2張，零件A3圖紙2張及8張A4號圖紙。 （4） 完成說明書。 2.意義 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)教學(xué)的最后一環(huán)節(jié)，其目的在于要我們將大學(xué)所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識、基本技能和專業(yè)知識融會貫通，并結(jié)合實際設(shè)計，這對我們來說無疑是個絕佳的鍛煉機會，大學(xué)的課程學(xué)的快忘的也快，因此有這樣一個鞏固所學(xué)知識的機會對我們來說是非常有用的，更重要的是畢業(yè)設(shè)計還鍛煉了我們動手能力，這為我們將來步入工作崗位做好了準(zhǔn)備。 我的課題是STR11-280行走機器人改造，通

5、過對本課題的研究，培養(yǎng)了我綜合運用所學(xué)基礎(chǔ)理論知識，基本技能和專業(yè)知識，聯(lián)系生產(chǎn)實際并提出問題、分析問題、解決問題的能力，提升了自身創(chuàng)新能力；還進一步鞏固并拓展自己的專業(yè)知識，查找自身的薄弱環(huán)節(jié)；更重要的是通過分析課題還提高了我查閱資料的能力，彌補了以前的不足；這次設(shè)計目的就是理論聯(lián)系實際，讓我基本掌握并運用較為先進的設(shè)計理念和設(shè)計方法，接受初步的工程技術(shù)訓(xùn)練，在老師的指導(dǎo)下，進一步提高自己的獨立設(shè)計的能力，為以后工作打好基礎(chǔ)；最后用CAD和三維軟件進行裝配圖和零件圖的繪制，這不僅讓我對繪圖軟件的應(yīng)用有了一個新的認(rèn)識，還培養(yǎng)我運用專業(yè)軟件解決工程實際問題的能力。 文獻綜述 1

6、機器人的由來 首先說下“機器人”（robot）一詞的由來 “robot”一詞源出自捷克語“robota”，意謂“強迫勞動”。 1959年美國英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺工業(yè)機器人，機器人的歷史才真正開始。 英格伯格在大學(xué)攻讀伺服理論，這是一種研究運動機構(gòu)如何才能更好地跟蹤控制信號的理論。德沃爾曾于1946年發(fā)明了一種系統(tǒng)，可以“重演”所記錄的機器的運動。1954年,德沃爾又獲得可編程機械手專利，這種機械手臂按程序進行工作，可以根據(jù)不同的工作需要編制不同的程序，因此具有通用性和靈活性，英格伯格和德沃爾都在研究機器人，認(rèn)為汽車工業(yè)最適于用機器人干活，因為是用重型機器進行工作，

7、生產(chǎn)過程較為固定。1959年，英格伯格和德沃爾聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機器人 我國科學(xué)家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器”。 2機器人的發(fā)展的三個階段 機器人發(fā)展大致經(jīng)歷了三個成長階段，也即三個時代。 第一代為簡單個體機器人，這一時期的機器人屬于“示教再現(xiàn)”型機器人，只具有記憶、存儲能力，按相應(yīng)程序重復(fù)作業(yè)，對周圍環(huán)境基本沒有感知與反饋控制能力。 第二代為群體勞動機器人，屬于有感覺的機器人。它能夠獲得作業(yè)環(huán)境和作業(yè)對象的部分相關(guān)信息，進行一定的

8、實時處理，引導(dǎo)機器人進行作業(yè)。第二代機器人已進入了使用化，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。 第三代為類似人類的智能機器人，它的未來發(fā)展方向是有知覺、有思維、能與人對話可根據(jù)作業(yè)要求與環(huán)境信息自主地進行工作。 隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，機器人技術(shù)已廣泛應(yīng)用于人類社會的各個領(lǐng)域。在制造業(yè)中誕生的工業(yè)機器人是繼動力機、計算機之后而出現(xiàn)的全面延伸人的體力和智力的新一代生產(chǎn)工具。從狹義的機器人概念向廣義的機器人技術(shù)概念轉(zhuǎn)移，從工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)向解決方案業(yè)務(wù)的機器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機器人技術(shù)的內(nèi)涵已變?yōu)殪`活應(yīng)用機器人技術(shù)的、具有實際動作功能的智能化系統(tǒng)。機器人結(jié)構(gòu)越來越靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，其智能也越來越高

9、，并正朝著一體化方向發(fā)展。 　　 　 文獻綜述 3機器人按構(gòu)件分為5大類 我們可以把機器人的構(gòu)件按照電子功能分為5大類：傳感器、通訊部分、控制部分、執(zhí)行器和電源。 (1) 傳感器 除操作程序之外，機器人的輸入絕大部分來自所包含的傳感器。就像我們自己的五官一樣，傳感器向機器人提供有關(guān)外部世界的信息。信息為主要目標(biāo)的機器人需要把信息反饋給遠程操作員。無論哪種情況，傳感器都是機器人解剖結(jié)構(gòu)的重要組成部分 (2) 通訊　 對于機器人而言，內(nèi)部和外部通訊都是至關(guān)重要的。內(nèi)部通訊直接決定了操作的實時性。猶如人類的神經(jīng)系統(tǒng)，內(nèi)部通訊把信息從傳感器饋送給處理器或機器人的控制部分。內(nèi)部通信

10、協(xié)議的速度直接影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度。未來對機器人通訊的要求，不論是內(nèi)部通訊還是外部通訊，都將歸結(jié)為“更快”。特別地，更寬的帶寬和為其它行業(yè)開發(fā)的高速協(xié)議將受到機器人設(shè)計者的歡迎并被加以利用。 　 (3) 控制控制或處理節(jié)點是機器人系統(tǒng)的“腦”。 對傳感器數(shù)據(jù)的處理能力將決定機器人實現(xiàn)先進工作方式的能力。機器人領(lǐng)域不僅對處理能力有更高的需求，某些控制方面的功能對機器人也很重要。由于機器人需要移動，為使機器人及周圍物件免遭破壞，機器人應(yīng)具有中斷水平的實時處理能力。在某些情況下，碰撞檢測和避障處理在靠近動作機構(gòu)但與主控制節(jié)點分離的處理器中完成。這種類型的外設(shè)控制可以

11、分擔(dān)主處理器的處理負荷并對刺激猶如“潛意識”般地做出反應(yīng)。軟件正在成為機器人領(lǐng)域中最重大的研發(fā)領(lǐng)域。研究人工智能，特別是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目的是使計算機能夠更好地自己學(xué)習(xí)如何來完成任務(wù)。對控制算法的改進也正在進行中。 文獻綜述 (4) 執(zhí)行器　 機器人系統(tǒng)區(qū)別于其它電子系統(tǒng)的特性之一是移動。只有具有移動能力的系統(tǒng)才能歸類到機器人。要使機器人移動，就必須為之提供執(zhí)行器。最常見的執(zhí)動器是電動機，盡管也使用非電磁執(zhí)行器。這些“納米肌肉”將改變機器人移動的方式，幫助機器人設(shè)計師模仿人類和動物的動作。這種合金很輕，其機械性能與我們自己的肌肉相近?！　? (5) 電源　 由于有線電源不

12、適于自行移動的機器人，在機器人中最常見的電源是電池。但電池顯然是機器人長期現(xiàn)場部署的限制因素，而且，如所周知，運動會相對消耗更多的能量。另外，電池可能也是機器人系統(tǒng)中最大和最重的一個部分，對于要求體積小機動性強的機器人來說，這將給機械設(shè)計帶來問題。 五、 我國機器人市場發(fā)展趨勢 我國機器人市場競爭越來越激烈，因此我國機器人行業(yè)要認(rèn)識到以下幾點情況： 第一，機器人技術(shù)是我國由制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變的主要手段和途徑，政府要對國產(chǎn)機器人有更多的政策與經(jīng)濟支持，參考國外先進經(jīng)驗，加大技術(shù)投入與改造； 第二，在國家的科技發(fā)展計劃中，應(yīng)該繼續(xù)對智能機器人研究開發(fā)與應(yīng)用給予大力支持，形成產(chǎn)品和自

13、動化制造裝備同步協(xié)調(diào)的新局面； 第三，部分國產(chǎn)機器人已經(jīng)與國外相當(dāng)，企業(yè)采購機器人時不要盲目進口，應(yīng)該綜合評估，立足國產(chǎn)。 六、敢于挑戰(zhàn)與創(chuàng)新 　 機器人技術(shù)還有很多創(chuàng)新有待完成。中國制造業(yè)面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰(zhàn)，加快機器人技術(shù)的研究開發(fā)與生產(chǎn)是我們抓住這個歷史機遇的主要途徑 （1）提高工作速度和運動精度，減少自身重量和占地面積。 （2）加快機器人部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，將各種功能機械模塊與控制模塊、檢測模塊組合成結(jié)構(gòu)用途不同的機器人。 （3）采用新型結(jié)構(gòu)，如微動機構(gòu)、多關(guān)節(jié)手臂、類人手指、新型行走機構(gòu)等，以適應(yīng)各種作業(yè)需要 文獻綜述 （4）研制各

14、種傳感檢測裝置，如視覺、觸覺、聽覺和測距傳感器等，來獲取有關(guān)工作對象和外部環(huán)境的信息，使其具有模式識別的能力。 （5）利用人工智能的推理和決策技術(shù)，使機器人具有問題求解、動作規(guī)劃等功能。 　(6)縮短實時系統(tǒng)響應(yīng)的總時間（從傳感器到執(zhí)行器）以增強機器人的性能； 　(7)具有先進的人工智能以增強自主決策能力 　 參考文獻 [1]吳振彪，王正家主編，《工業(yè)機器人》華中科技大學(xué)出版社 [2]陳佩云，我國工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展的歷史現(xiàn)狀與展望，《機器人技術(shù)與應(yīng)用》1994 [3]王握文，《世界機器人發(fā)展歷程》國防科技，2001，（01） [4]劉豹，《現(xiàn)代控制理論》北京機械工業(yè)出

15、版社，1999 [5]摩雷，李澤湘，《機器人操作的數(shù)學(xué)導(dǎo)論》北京機械出版社，1997: [6]坂本范行著，崔素蓮翻譯，《機器人DIY系列》科學(xué)技術(shù)出版社 [7] 吳廣玉，姜復(fù)興編《機器人概述》哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 [8]（日）加藤—郎編，《機器人基礎(chǔ)知識》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 [9]馬香峰主編《機器人原理及應(yīng)用》，機械工業(yè)出版社 [10]吳瑞祥編著《機器人》，北京航空航天大學(xué)出版社 [11]程土編譯，《機器人探索它的歷史和背景》，科學(xué)技術(shù)資料中心 研究內(nèi)容 1．設(shè)計、改進思路 材料方面，原材料硬度不夠，粗糙度太大， 性能方面，使機器人更加靈敏輕

16、巧，提高工作速度和運動精度， 設(shè)計方面，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，動作協(xié)調(diào)，使機器人外觀美觀，減少自身重量。 成本方面，節(jié)約成本 2．課題研究的主要內(nèi)容 3．解決的關(guān)鍵問題： 零件的部位和零件材料的更換是本次機器人改造的關(guān)鍵。 4．預(yù)期成果： （1）產(chǎn)品零件圖； （2）開題報告；外文翻譯； （3）三維建模及各零件圖； （4）設(shè)計說明書； 研究計劃 第一周~ 第二周 1、熟悉課題及標(biāo)準(zhǔn)文件，查閱并收集有關(guān)資料，為寫開題報告做準(zhǔn)備； 2、考慮STR11-280行走機器人設(shè)計原理； 3、翻譯完成3000字的外文翻譯。 第三周 1、完成開

17、題報告撰寫英文資料翻譯。 第四周~ 第六周 1、提交初步STR11-280行走機器人的方案設(shè)計，評審并改進； 2、提交定型的STR11-280行走機器人的方案設(shè)計。 第七周~ 第八周 繪制STR11-280行走機器人裝配圖。； 第九周 繪制STR11-280行走機器人裝配圖，并開始三維建模。 第十周~ 第十三周 修改裝配圖，修改零件圖。 第十四周 設(shè)計收尾，開始撰寫設(shè)計說明書。 第十五周 撰寫設(shè)計說明書，準(zhǔn)備答辯。 第十六周 答辯。 特色與創(chuàng)新 熟悉機器人的工作原理，使用性能，客戶需求，進行改造使機器人更加靈活方便，采用CAD繪制裝配圖，三維制圖軟件繪制模具零件的三維圖，能更直觀反映機器人的工作情況 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 2012年 月 日 教研室 意 見 主任簽名： 2012年 月 日 學(xué)院意見 教學(xué)院長簽名： 2012年 月 日