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開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；
3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報告第一欄目內，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊）；
4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫
2000字左右的文獻綜述：
文 獻 綜 述
摘要 全自動倉庫滅火機器人屬于智能機器人的一種。本文介紹了機器人的組成和設計方案，并對機器人的結構進行分析。例外主要闡述了機器人的發(fā)展史和國內的研究現(xiàn)狀以及設計產品的用途和應用領域。
關鍵詞 機器人的組成 設計方案 結構
1 機器人的發(fā)展史
從二十世紀八十年代開始，世界許多國家都進行了消防機器人的研究。美國和蘇聯(lián)最早進行消防機器人的研究，而后日本、英國、法國等國家都紛紛開展了消防機器人的研究，目前已有多種不同類型的消防機器人用于各種火災場合。
從功能上劃分，目前的消防機器人有下列幾類：滅火機器人、偵察機器人、攀登營救機器人和救護機器人。從控制方式來分，消防機器人可分為遙控消防機器人和自主消防機器人。
我國從八十年代末期開始消防機器人的研究，公安部上海消防研究所等單位在消防機器人的研究中取得了大量的成果，"自行式消防炮"已經(jīng)投入市場，"履帶輪式消防滅火偵察機器人"也于2000年6月通過了國家驗收。但是，我國消防機器人的研究還處在初級階段，還有許多有待研究的問題。比如，高層建筑發(fā)生火災時，消防人員不可能在短時間內到達高處的火災發(fā)生地點，在地下建筑中，由于環(huán)境比較潮濕，煙氣不易擴散，消防人員不容易快速的判定火源位置；而在石化企業(yè)發(fā)生火災時，將產生大量的毒氣，消防人員在滅火時極易中毒。研制能夠用于這些場合的偵察滅火機器人，協(xié)助消防人員進行火災的定位和滅火，將有極大的社會意義[1][2]。
1．1 國內的研究現(xiàn)狀
在國內,救災機器人的研究剛剛起步,但進展很快。 中科院沈陽自動化所在2002年研制了一種蛇形機器人,由16個單自由度關節(jié)模塊和蛇頭、蛇尾組成,在監(jiān)控系統(tǒng)的無線控制下可實現(xiàn)蜿蜒前進、后退、側移、翻滾等多種動作,并能通過安裝在蛇頭上的微型攝像頭將現(xiàn)場圖像傳回監(jiān)控系統(tǒng)。 國防科技大學在2001年也研制了一種蛇形機器人。中國礦業(yè)大學在“211工程”的支持下,已開始研制煤礦救災機器人[3]。
2 機器人的組成
機器人主要由以下6個部分組成[4][5]。
(1)機械手（manipulator）
機械手是機器人的一部分。該部位由手（手爪）、手臂（手的姿勢）和手腕組成。手爪是抓取物體的必要部位必須根據(jù)所抓取物體的形狀、大小、堅硬度和柔軟度及表面狀態(tài)等，配備各種機構。對于手臂，根據(jù)不同運動方向，可以分為旋轉式、回轉式和移動式3種；根據(jù)不同的負荷調整方式，可以分為浮動機構型和防止超負荷機構型。
(2)操作機構
該部位是驅動機械手關節(jié)的驅動機構。被用于關節(jié)部位的操作機構幾乎都是帶有減速器的伺服電動機，但是對于可以放入手腕中的小型高扭矩的直接驅動式電動機的要求則較高。
(3)傳感器
傳感器作為用來檢測視覺、觸覺、動作姿勢控制等部位，包括用于測定手腕位置和速度等的內置傳感器和用于識別機器人作業(yè)對象的外部傳感器。
(4)移動機構
移動機構相當與機器人的腳，它是用來移動的部位。
(5)控制器（控制裝置）
控制器是用來控制一系列動作的部位。為了使工業(yè)機器人的手腕和手爪部位活動起來，需要控制器（控制裝置）來向安裝在這些部位的操作機構和傳感器發(fā)送信號指令，使其接受位置信號?？刂破鲿讶祟愃蟮淖鳂I(yè)命令記錄起來，通過開始質量那個讓其激活，再把必要的動作指令傳送給手腕和手爪部位。
(6)操作機構的驅動源
操作機構的驅動源主要有液壓式、電動式和啟動式。
2．1 機器人的設計方案
（1）傳感器的選擇: 選用E18-D80NK紅外避障傳感器，自發(fā)自收傳感器，探測距離為3-80cm[1]。其主要有兩種應用方式[6][7]：
第一種：信號接單片機處理，作用方式表現(xiàn)如下：
第二種：信號直接驅動負載，作用方式表現(xiàn)如下：
（2）針對避障原理及方略：隨著機器人技術的不斷進步,機器人學科越來越具有強大的生命力,它在某種程度上已經(jīng)代表當今信息技術、自動化技術、系統(tǒng)集成等技術的最新發(fā)展。從機器人的歷史和現(xiàn)狀出發(fā),對比了國內外的不同發(fā)展狀況,對機器人領域的研究方向進行了綜述。著重介紹了移動機器人避障與路徑規(guī)劃中常用的方法,對其中的勢場法,柵格法、遺傳算法進行了逐一的分析闡述。本文主要研究的是使用倉庫滅火機器人本體的傳感器來進行機器人的避障與路徑規(guī)劃。移動機器人在實際應用中首先遇到的就是機器人本身的定位問題,確保機器人的初始位姿的準確性是完成任務的前提。多功能倉庫滅火機器人的基本運動控制一般有兩種,直線運動和圓弧運動,通過這兩種典型分解運動的特性就能比較準確的對機器人進行控制。其次,將倉庫滅火機器人的避障運動分解成兩種基本的動作:避開前方和側面的障礙物,并對這兩種動作做了深入的分析 [8][9]。
3 機器人結構的選擇
移動機構作為倉庫滅火機器人的移動載體,必須具備以下特點:一定的移動速度和低能耗;良好的姿態(tài)穩(wěn)定性和高運動精度;能夠適應各種各樣的地理環(huán)境,有一定的爬坡和越障能力。 現(xiàn)有的倉庫滅火機器人移動機構主要有:無肢運動(以蛇形機器人為主) 、輪式、腿式、輪腿式和履帶式等。 蛇形機器人具有運動穩(wěn)定性好、適應地形能力強和高的牽引力等特點,但多自由度的控制困難,運動速度低;輪式機器人具有結構簡單、重量輕、輪式滾動摩擦阻力小和機械效率高等特點,但越過壕溝、臺階的能力差;腿式機器人具有適應地形能力強的特點,能越過大的壕溝和臺階,其缺點是速度慢；輪腿式機器人融合腿式機構的地形適應能力和輪式機構的高速高效性能,其缺點是結構相對復雜;履帶式機器人地形適應能力強,動載荷小,設計緊湊,其缺點是重量大,能耗大。根據(jù)本題目的設計要求及技術特點，本次設計擬選擇履帶式移動機構[10][11]。 圖1.履帶式結構
4 設計產品的用途
根據(jù)災難發(fā)生的時間，對于一些存放(如紙制品)需要干燥環(huán)境而且不能受潮的產品的倉庫,由于倉庫十分干燥,所以及其容易引發(fā)火災。這時如果使用水來滅火的話，雖然火被撲滅了，但是由于產品碰到了水，從而造成產品都報廢。根據(jù)這點我們設計了一款既能滅火又能保全倉庫里所有產品的滅火機器人。此時，全自動倉庫滅火機器人的參與可以有效地提高救援的效率和避免公司的財產損失，它們不但能夠幫助工作人員執(zhí)行救援工作，而且能夠代替工作人員執(zhí)行搜救任務，在災難救援中起著越來越重要的作用[14][15]。
參 考 文 獻
[1] 羅志增主編. 測試技術與傳感器[M]. 西安：西安電子科技大學出版社，2008.
[2] 郭迎福主編. 測試技術與信號處理[M]. 中國礦業(yè)大學出版社，2009.
[3] 毛宗源主編. 機器人智能控制方法[M]. 國防工業(yè)出版社，2002.
[4] 霍偉主編. 機器人動力學與控制[M]. 北京:高等教育出版社，2005.
[5] 曲凌主編. 慧魚創(chuàng)意機器人設計與實踐教程[M]. 上海交通大學出版社，2007.
[6] 濮良貴主編. 機械設計[M]. 北京：高等教育出版社，2006.
[7] 孫桓主編. 機械原理[M]. 北京：高等教育出版社，2006.
[8] (美)David Cook主編. 機器人制作[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，2005.
[9] 錢煒編著. 越障機器人的設計與研究[J]. 上海理工大學學報，2002.
[10] 范永勝主編. 電器控制與PLC應用[M]. 北京：中國電力出版社，2007.
[11] 章宏甲主編. 液壓與氣壓傳動[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2009.
[12] 朱世強主編. 機器人及其應用[M]. 浙江：浙江大學出版社，2001.
[13] 吳振彪主編. 工業(yè)機器人[M]. 武漢: 華中理工大學出版社, 1997.
[14] 陳懇主編. 機器人技術與應用[M]. 北京：清華大學出版社，2006.
[15] 唐德修主編. 現(xiàn)代汽車機械基礎[M]. 西南交通大學出版社，2006.
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
1．研究的手段
本設計中多功能倉庫滅火機器人采用兩塊SPCE061A單片機作為檢測和控制的核心，實現(xiàn)機器人的智能控制，包括尋找火源、躲避障礙接近火源、啟用滅火裝置等功能?；鹪刺綔y使用紅外傳感器，障礙物判斷采用集成紅外傳感器，電機采用直流電機。電機控制核心采用SPCE061A單片機，控制系統(tǒng)與電路用光電耦合器完全隔離以避免干擾。實現(xiàn)的功能是：從安全區(qū)出發(fā)，自動尋找火源并選擇路線滅火，避開障礙接近火源，啟用滅火裝置滅火源后，再回到原始出發(fā)點。其中該滅火機器人提供了兩種滅火方案：①利用二氧化碳來進行滅火②利用風來滅火。
2．需要解決的問題
（1）傳感器的選擇。
（2）避障原理及越障原理的分析。
（3）機械手臂及滅火的裝置的結構設計。
（4）程序的分析及校核。
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
指導教師意見：
1．對“文獻綜述”的評語：
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測：
指導教師：
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所在專業(yè)審查意見：
負責人：
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