仿生機(jī)械鶴的機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計及運(yùn)動仿真【含Creo三維及6張CAD圖帶開題報告-獨(dú)家】.zip,含Creo三維及6張CAD圖帶開題報告-獨(dú)家,仿生,機(jī)械,機(jī)構(gòu),設(shè)計,運(yùn)動,仿真,Creo,三維,CAD,開題,報告,獨(dú)家 開題報告 課題名稱 機(jī)械鶴的機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計及運(yùn)動仿真 課題類型 實(shí)踐應(yīng)用型 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專業(yè)班級 本課題的研究現(xiàn)狀、研究目的及意義 一、 仿生學(xué)的研究現(xiàn)狀 1、仿生機(jī)械學(xué)是上世紀(jì)60年代初期出現(xiàn)的一門綜合性的新興邊緣學(xué)科，它是生命科學(xué)和工程技術(shù)科學(xué)相互滲透，相互結(jié)合而形成的。包含著對生物現(xiàn)象進(jìn)行力學(xué)研究，對生物運(yùn)動、動作進(jìn)行工程分析，并把這些成果根據(jù)社會的要求付之實(shí)用化。仿生機(jī)械學(xué)是以生物科學(xué)的進(jìn)步為基礎(chǔ)、實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的需求為動力而發(fā)展起來的?，F(xiàn)代科技的高速發(fā)展在促進(jìn)機(jī)械這門古老專業(yè)發(fā)展的同時,也對其自身受力結(jié)構(gòu)、能量消耗和運(yùn)動的可靠性提出了更為嚴(yán)苛的要求。怎樣才能使古老的機(jī)械學(xué)科適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展、在現(xiàn)代社會重新煥發(fā)生機(jī)呢？ 20世紀(jì)60年代后期，隨著生物科學(xué)的蓬勃發(fā)展和仿生學(xué)研究的興起，機(jī)械學(xué)研究者發(fā)現(xiàn)了新的研究方向。他們把仿生學(xué)的原理融入到機(jī)械學(xué)中，以機(jī)械學(xué)為主體，以仿生學(xué)為雙翼，開啟了仿生機(jī)械學(xué)的研究。研究者們模仿生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和控制原理，設(shè)計制造出功能更集中、效率更高并具有生物特征的機(jī)械。由于結(jié)合仿生學(xué)而設(shè)計出來的機(jī)械系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、功能、材料、控制、能耗等諸方面更加合理，因而仿生機(jī)械學(xué)的研究目前也得到了更多的重視。 2、仿生機(jī)械的種類有很多，按功能劃分大致可以分為抓取、移動、飛行、游動等四類。 本課題的主要研究方向為仿生學(xué)在飛行機(jī)械中的應(yīng)用更多的是在微型飛行器方面（簡稱MAV）,尤其是微型撲翼飛行器（簡稱FMAV）,這是一種模仿鳥類和昆蟲飛行,基于仿生學(xué)原理設(shè)計制造的新型飛行機(jī)器。不同于傳統(tǒng)飛行理論,FMAV的研究主要從兩個方面展開:非定常高升力機(jī)理分析和柔性撲翼的氣動特性分析。由于沒有具體的理論和經(jīng)驗公式可以遵循,目前對FMAV空氣動力學(xué)問題的研究還處于起步階段。 二、國內(nèi)外仿生機(jī)械學(xué)研究進(jìn)展 1、國外發(fā)展 20世紀(jì)50年代末,美國就已經(jīng)在機(jī)械手和操作機(jī)的基礎(chǔ)上,采用伺服機(jī)構(gòu)和自動控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨(dú)立的工業(yè)用自動操作裝置,并將其稱為工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人一經(jīng)誕生就得到了廣泛的應(yīng)用，許多單調(diào)、頻繁或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè),?如沖壓、壓力鑄造、熱處理等，均是由工業(yè)機(jī)器人“手”來完成的。 法國工程師曾模仿蝗螂的特點(diǎn)制成蝗螂機(jī)器人。螳螂機(jī)器人有兩條長而靈活的曲臂,可以從各個方向舉起40公斤的重物:依靠四只各自獨(dú)立驅(qū)動的輪子,能夠在高低不平的地面快速行走,并能夠爬坡和攀登樓梯。它的身體里還裝有攝像機(jī),能夠把工作現(xiàn)場的情況反映給監(jiān)控者。這種機(jī)器人非常適宜在異常危險的地方進(jìn)行搶險救護(hù)工作。在仿生移動機(jī)械方面，美國JPL的Go?-?For機(jī)器人和日本Tohoku大學(xué)的ChariotⅡ機(jī)器人是比較杰出的代表。而在仿生飛行器方面,美國、澳大利亞、俄羅斯、印度、以色列等國已成立專門研究機(jī)構(gòu),并投入專項研究經(jīng)費(fèi),正在研制和開發(fā)各種性能獨(dú)特的微型飛行器,其中有些微型飛行器已進(jìn)入實(shí)用化研究階段。如加利福尼亞大學(xué)研制的“會飛的機(jī)器蒼蠅?！? 2、國內(nèi)發(fā)展 國內(nèi)的仿生機(jī)械學(xué)研究起步相對比較晚，但目前也已經(jīng)取得了一定的成果。如吉林大學(xué)地面機(jī)械仿生技術(shù)實(shí)驗所在對松軟地面仿生移動機(jī)械方面的研究處于比較領(lǐng)先的地位。上海交通大學(xué)、中科院沈陽自動化研究、國防科技大學(xué)等單位相繼研制出了蛇形機(jī)器人樣機(jī)。中科院?沈陽自動化研究所和北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所也曾研制出機(jī)器魚樣機(jī)。? 在靈巧手方面的研究國內(nèi)也取得了相當(dāng)可觀的成果。北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所在國家國家“863”智能機(jī)器人主題支持下，研制出了能實(shí)現(xiàn)簡單抓持和操作作業(yè)的3指9自由度靈巧手；哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所則研制出了高靈活性的仿人手臂及擬人雙足步行機(jī)器人。其仿人手臂具有工作空間大、關(guān)節(jié)無奇異姿態(tài)、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，通過軟件控制可實(shí)現(xiàn)避障、回避關(guān)節(jié)極限和優(yōu)化動力學(xué)性能等。雙足步行機(jī)器人為關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，具有12個自由度，可以完成仿人步行的動作? 相比國外而言，國內(nèi)的仿生學(xué)機(jī)械仍要落后一些，仍有很大的發(fā)展?jié)摿Α? 三、研究目的及意義 仿生機(jī)械鳥是模仿鳥類的飛行原理，與普通飛行器相比，尺寸較小、便于攜帶、飛行靈活，可原地或在很小場地起飛，并具有較好的飛行特性和空中懸停能力，能完成其他飛行器所無法執(zhí)行的任務(wù)等優(yōu)點(diǎn)。仿生機(jī)械鳥在礦井救災(zāi)、搶險、有毒害環(huán)境下搜救及在日常生活方面有較好的應(yīng)用， 在礦井及有毒害環(huán)境下可進(jìn)行搜救、探測與環(huán)境監(jiān)測，在日常生活中可提供空中拍攝和短距離小物品送達(dá)等。相比較現(xiàn)在的四軸飛行器如知名的大疆無人機(jī)，撲翼飛行鳥有更小的噪音，和更長的續(xù)航里程。 課題類型：課題類型： A-理論探究型 B-實(shí)踐應(yīng)用型 本課題的研究內(nèi)容 1、 研究內(nèi)容 通過分析鳥類飛行原理，設(shè)計出一種模擬鳥類撲翼飛行姿態(tài)的機(jī)構(gòu)，依仿生鳥的受力情況，確定其的驅(qū)動方式、關(guān)節(jié)傳動方式。 利用 Pro/E 對機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維建模、運(yùn)動仿真分析，通過對樣機(jī)相關(guān)的試驗，驗證機(jī)構(gòu)的可行性和合理性。 1、 收集資料（相關(guān)的書籍5本以上，文獻(xiàn)資料不少于10篇）； 2、 繪制工作原理圖（機(jī)械、電氣圖）； 3、 將機(jī)械圖繪制成三維裝配圖，并能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動仿真； 4、 撰寫論文要符合論文規(guī)范要求，不少于10000字； 5、 翻譯相關(guān)英文文獻(xiàn)一篇，不少于3000字（英譯漢）。 本課題研究的實(shí)施方案、進(jìn)度安排 2、 仿生機(jī)械鳥機(jī)構(gòu)設(shè)計方案 仿生機(jī)械鳥運(yùn)動系統(tǒng)由翅膀撲翼飛行機(jī)構(gòu)、翅膀折疊機(jī)構(gòu)、頭部搖擺機(jī)構(gòu)、尾部變向機(jī)構(gòu)和腿部行走機(jī)構(gòu)等組成，如圖 1 所示。 圖1 仿生機(jī)械鳥設(shè)計方案 1. 頭部搖頭機(jī)構(gòu) 2. 翅膀撲翼機(jī)構(gòu) 3. 翅膀折疊機(jī)構(gòu) 4. 尾部變向機(jī)構(gòu) 5. 腿部行走機(jī)構(gòu) 頭部和尾部的搖擺采用并聯(lián)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；驅(qū)動頭部搖擺和尾部轉(zhuǎn)向的電動機(jī)選用微型直流電機(jī)；翅膀折疊采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，翅膀的上下?lián)鋭邮褂们鷵u桿機(jī)構(gòu)；驅(qū)動翅膀上下?lián)鋭雍驼郫B的電動機(jī)選用微型直流電機(jī)。 腳部直線行走選用單自由度六桿步行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動行走的電機(jī)選用微型直流電機(jī)。 整機(jī)總重量控制在 1 kg 以下。 3、進(jìn)度安排 1、1—3 周，主要進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計準(zhǔn)備工作，熟悉題目，收集資料，進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)， 2、4—5周，明確研究目的和任務(wù)，構(gòu)思總體方案； 3、6—7周，開題報告，翻譯相關(guān)英文文獻(xiàn)； 4、8—9周，設(shè)計計算，繪制工作原理圖（機(jī)械、電氣圖）； 5、10周，繪制成三維裝配圖，并能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動仿真； 6、11—13周，編寫畢業(yè)設(shè)計論文，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計答辯 已查閱的主要參考文獻(xiàn) ［1］周驥平,武立新,朱興龍. 仿生撲翼飛行器的研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)［J］.機(jī)器人技術(shù)與應(yīng),2004(6):12-17. ［2］余聯(lián)慶,趙毅,杜利珍.小型雙足步行機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計［J］. 中國水運(yùn)（理論版）,2007,2(7):183-184. ［3］唐為民,劉正平,路英華.Pro/E 機(jī)構(gòu)仿真模塊行走機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計［J］.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2012,25(4):16-18. ［4］張學(xué)軍,張欣,叢佩超.移動式救援機(jī)器人的轉(zhuǎn)鉸空間軌跡跟蹤控制問題研究［J］.制造業(yè)自動化,2014,36(7):20-24. 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