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湖南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計開題報告 學(xué) 生 姓 名： 劉丁丁 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)及班級： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化三班 學(xué) 號： 1103010310 指導(dǎo)教師： 尹何遲 2015年 03月 18日 4 湖南科技大學(xué)2015屆畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目 履帶機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)及關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計 作者姓名 劉丁丁 學(xué)號 1103010310 所學(xué)專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 1、 研究的意義，同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題 從20年代80年代起，國內(nèi)外就對小型履帶式機(jī)器人進(jìn)行了研究。目前，在救災(zāi)機(jī)器人研究方面，美國走在了世界的前列，美國在微小型機(jī)器人研制方面投入了大量的人力和物力，特別是新型、高機(jī)動、高可靠性移動載體研究方面。如美國移動機(jī)器人(TMR)計劃中的便攜式機(jī)器人系統(tǒng)(MPRS)，Inuktun公司推出的UGTV機(jī)器人具有獨特履帶可變形功能，可以輔助攀爬和擴(kuò)大機(jī)器人視野，曾在“911”事件的搜救任務(wù)中大顯身手；加拿大Sherbrook大學(xué)研制的AZIMUT機(jī)器人，該機(jī)器人采用輪、履、腿復(fù)合移動機(jī)構(gòu)，具有四個履腿模塊，每個履腿模塊與本體相連接時有3個自由度，機(jī)器人運(yùn)動功能多樣，越障能力強(qiáng)，上下臺階方便；但結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，僅電機(jī)就有12個，運(yùn)動控制困難，該機(jī)器入主要用于室內(nèi)環(huán)境執(zhí)行反恐、排爆任務(wù)。國內(nèi)，中國礦業(yè)大學(xué)可靠性工程與救災(zāi)機(jī)器人研究所研制的CUMT - 1 型礦井搜救機(jī)器人，是我國第1 臺針對煤礦救援的機(jī)器人。該機(jī)器人裝備有低照度攝像機(jī)、氣體傳感器和溫度計等設(shè)備。能夠探測災(zāi)害環(huán)境,實時傳回災(zāi)區(qū)的瓦斯、一氧化碳、粉塵濃度和溫度，以及現(xiàn)場圖像等信息。煤礦救災(zāi)機(jī)器人技術(shù)總體來說尚未成熟，仍處于技術(shù)研究階段，明確機(jī)器人在煤礦救災(zāi)中的作用以及煤礦救災(zāi)對機(jī)器人的要求，有利于機(jī)器人技術(shù)的完善。 由于煤礦災(zāi)害尤其是瓦斯煤塵爆炸事故發(fā)生后，礦井環(huán)境十分復(fù)雜,井下因災(zāi)受傷人員面臨極其危險的狀況，需盡快地轉(zhuǎn)移與救護(hù);而救援工作異常困難和危險,往往在救援工作中造成救護(hù)人員的傷亡。研發(fā)代替或部分代替救護(hù)人員及時、快速深入礦井災(zāi)區(qū)進(jìn)行環(huán)境探測和搜救工作的救災(zāi)機(jī)器人具有極其重要的意義。將機(jī)器人技術(shù)、營救行動技術(shù)、災(zāi)害學(xué)等多學(xué)科知識有機(jī)融合，研制與開發(fā)用于搜救與營救的救援機(jī)器人，將有效地提高救援的效率和減少救援人員的傷亡。 2、 研究目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題 在我國雖然煤炭資源豐富，但考慮到礦井自然條件差，加上技術(shù)和管理等諸多方面不到位，以及近年來國家對煤炭資源需求量的不斷增長，使得我國煤礦礦井災(zāi)害事故頻繁發(fā)生，人員傷亡十分慘重，災(zāi)害后的救援工作又是極為困難和危險，因此研發(fā)具有環(huán)境探測和搜救功能的煤礦救災(zāi)機(jī)器人十分必要。在救援初期,主要使用災(zāi)后救災(zāi)機(jī)器人,其主要作用是代替礦山救護(hù)人員進(jìn)入災(zāi)區(qū)，進(jìn)行環(huán)境探測,并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至救援指揮中心，這些環(huán)境信息主要包括瓦斯、CO、氧氣的濃度、環(huán)境溫度、濕度與粉塵情況，以及災(zāi)區(qū)的通風(fēng)狀況的參數(shù)，還應(yīng)包括生命和圖像等信息，為救災(zāi)決策提供重要參考。 3、 特色與創(chuàng)新之處 1．在發(fā)生倒塌后，機(jī)器人可以立即展開對幸存者的搜索，進(jìn)入結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的建筑物，降低救援隊員的風(fēng)險，為搜救工作節(jié)約時間。 2．可以進(jìn)入狹窄空間，擴(kuò)展搜救專家的工作范圍。建筑物倒塌會形成各種各樣的空間，這些空間可能就會有幸存者，但搜救人員難以進(jìn)入，而機(jī)器人卻可以一展身手。 3．可以攜帶多種傳感器，探測幸存者空間狀況，在機(jī)器人軟件的幫助下對搜索區(qū)域?qū)嵭型暾娜S搜索，繪制結(jié)構(gòu)圖，提升工作效率和可靠性。搜救機(jī)器人可以攜帶溫度探測器、一氧化碳探測器、爆炸界限探測器、氧氣、PH探測器、輻射探測器和殺傷性武器探測器，從而測定空氣讀數(shù)，探測有害物質(zhì)，分析后向救援人員提出警告。 4、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線 1．在圖書館借閱相關(guān)書籍 2．在學(xué)校數(shù)據(jù)庫查找相關(guān)資料 3．通過老師的指導(dǎo) 4．通過瀏覽因特網(wǎng)上的相關(guān)資料 5．對相關(guān)資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并對救機(jī)器人的外形、動力、結(jié)構(gòu)、工作原理等進(jìn)行分 析和研究 6．設(shè)計參考有關(guān)設(shè)計樣板，完善設(shè)計方法，進(jìn)一步完善設(shè)計結(jié)果 7．通過與同學(xué)探討得出有關(guān)結(jié)論 8． 自己總結(jié)資料得出結(jié)論 5、 擬使用的主要設(shè)計、分析軟件及儀器設(shè)備 1． 類比設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計，經(jīng)驗設(shè)計以及數(shù)據(jù)計算法。 2．在繪圖過程中使用電腦運(yùn)用AutoCAD繪圖和Pro/E等繪圖方法。 6、參考文獻(xiàn) [1] 蔡自興、機(jī)器人學(xué)[M]、北京、清華大學(xué)出版社、2000 [2] 濮良貴、機(jī)械設(shè)計[第八版]、北京、高等教育出版社、2006 [3] 徐元呂、工業(yè)機(jī)器人、北京、中國輕工業(yè)出版社、2006 [4] 李科杰、危險作業(yè)機(jī)器人發(fā)展戰(zhàn)略研究[J]、機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用2003(5) [5] 李東曉、機(jī)器人技術(shù)在煤礦自動化中的應(yīng)用、煤炭科學(xué)技術(shù)、2007 [6] 錢善華、王勇等、機(jī)器人研究的現(xiàn)狀及煤礦搜救的應(yīng)用、2006(5)