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1、 燕山大学机械工程学院创新与特长教育（一级项目）结题验收报告 项 目 名 称： 基于多足的照明探测机器人 负 责 人： 隋昊 联 系 电 话： 所 在 年 级： 2012级 班 级 名 称： 机械装备二班 指 导 教 师： 汪飞雪 课题性质、来源： 导师指定 学生自选项目起止时间： 2014.62015.4 机械工程学院 教务科 制填 表 说 明一、燕山大学机械工程学院创新与特长教育（一级项目）结题验收报告（以下简称验收报告）由立项负责人根据项目实施情况实事求是填写，并用A4纸打印，于左侧装订成册。 二、项目负责人填写完验收报告，必须请指导教师审核，并填写意见和签名。三、各项目组要将与本项目相
2、关已发表的论文、专利申请录用通知的复印件或其它支撑材料一并上交，这些将作为项目结题验收及评优的主要材料。 四、填写本表内容统一使用宋体，小四号字，单倍行距。项目名称基于多足的照明探测机器人项目起止时间 2014年 6 月至 2015年 6月项 目负责人姓 名学 号班级联系电话 项目中分工签 字隋昊3机械装备二班三维建模参与成员范友国6机械设计一班方案设计苏云飞6机械设计一班尺寸计算指导教师姓 名职 称所 在 学 院联 系 电 话汪飞雪副教授机械工程学院研究成果成果形式论文 研究（调研）报告 产品研制 软件开发 专利申请其他 项目结题报告及三维模型 发表论文情况共 篇（论文题目，作者，期刊名称，
3、发表日期，期刊等级及类别等）12专利情况申请专利 项（专利名称，专利申请类型、专利申请日，专利号等）鉴定情况产品研制和软件开发鉴定机构，鉴定时间和应用范围等一、项目研究内容简介、执行过程（原进度安排与实施情况对照）和完成情况内容简介： 本项目是以实际问题为背景，即随着自然灾害的频频发生，往往许多地形恶劣的发生现场救援人员无法近距离进行探测，其中伴随着诸多的不确定因素，为了使救援效率得到提升，并且降低救援人员伤亡的概率，本项目提出了一种基于多足的照明探测装置，旨在使其具有更加灵活的运动性，更加智能化，能够适应较为复杂的地形条件，从而具备一定的探测稳定性，从而能够在一定程度上代替救援人员对恶劣救援
4、环境进行一个预先的勘测，并对周边的环境进行反馈与记录，使救援人员做出必要的应对措施。 另外，本项目报告除了阐述此照明探测装置的预期目的，还着重对装置结构设计的相关问题进行了说明，包含选定的设计机构，机构间的装配关系，以及机构具有的优越性与创新点，并且包含三维模型的模拟效果图，运动示意视频等，旨在详尽的对此装置进行全方位的展示，是读者更加形象直观的了解本机构的功用性。执行过程：从题目申报开始，我们就制定了一个执行计划，确定了具体分工，我们预期的方案设计结束时间为2014年12月底，但实际的方案设计进度快于预期，我们10月份左右就从提出的多种方案中确定了一个较为优化的方案，并且得到了集体的认可；预
5、期的部件尺寸设计与建模时间为到2015年3月，由于我们方案设计的时间提前，使我们尺寸设计有较为充裕的时间，由于此装置存在足部机构，我们花费了较长的时间在对于连杆尺寸的设计上，确定好后，我们继而确定了其它运动机构的尺寸及整体结构的尺寸，之后又利用假期时间对各个部件进行三维建模，装配后进行运动的干涉调试，并进行局部尺寸的更改，以实现预期的运动情况，完成时间持续到假期结束，接近于预期时间；预期的方案优化与报告撰写时间为2015年的3-6月，本学期开始后，我们小组通过三维建模的运动效果，又花费了一定时间提出了对于局部机构的优化，并且加以修改达到了优化的目的，接到结题的通知后开始着手于结题报告的撰写，与
6、预期的时间基本吻合。完成情况：在各个阶段的计划时间内我们都达到了预期的目的，总体的完成情况如下：（1）我们确定了此照明探测机器人的运动基本体采用八足连杆机构，各足连杆的交替运动使得装置运动较为平稳，别且能够适应较为恶劣的地形状况；（2）采用多级齿轮传动将马达产生的主转动传递到足部，作为连杆结构的驱动力，同时，采用锥齿轮结构将马达的主动力传递到探测装置，作为探测装置转向的驱动力；（3）在装置上设计了一种类似于机械臂的装置，可以实现转向和开、张的运动动作，以实现在探测过程中对于障碍物的清除功能，从而顺利的实现预期功能；（4）预留了安放传感器及控制系统的机械部位，以便实现检测装置的遥感控制及自动监测
7、功能。产品三维效果图：轴测视图内部结构俯视图二、项目研究创新点与特色 通过小组成员长时间对于此装置的设计与分析，以及最终观看三维模型的整体效果，我们认为本装置具有如下的创新点与特色：（1）通过日常生活中的观察，查阅了相关的资料，我们采用了一种基于八足的基础运动机构，这种方案具有相关的理论与实践基础，并加以一定的加强与创新，通过实际分析，它具有更高的运动平稳性，能够适应更为多变的探测路面，即具有更高的灵活性与稳定性；（2）传递主运动采用了多级大齿轮传动机构，并对齿轮进行了去料处理，使得机构的整体质量大为减少，即便此探测装置所处工作环境较为恶劣，也不会轻易的停止运动，具有更强的适应性；（3）此装置
8、添加了机械臂部件，并与传感器相连接，即便行进过程中遇到障碍物，也可以进行自动的清除，提高了探测的效率，从而增大了救援成功的机率；（4）本探测装置具有更强的交互性，能够在行进过程中时时记录与反馈周边的环境信息，使得外界人员无需进入即可观看到内部状况，从而计划应对措施，提高了救援的安全性，较其它的探测装置具有一定优越性；（5）整个检测装置的结构较为紧凑，使得整体具有高度的统一性，整体的轻巧便捷使得此装置能够更加适应于各种检测环境。3、 项目研究取得成果（成效）的实践应用情况及效果该项目的完成能够为相关救援工作提供便利，不需要人员的直接进入即可进行救援环境的探测，及时的了解内部的具体环境，从而为相关
9、的后续救援工作做好充足准备。根据建立好的三维模型基础，我们小组通过计算机的模拟仿真对该装置进行了一系列的测试与实况模拟，基本达到了预期的功能，并且对部分重要零件进行了有限元的分析，使得装置能够达到生产的标准，由于时间仓促，没能进行实际模型的制作，对真正生产出来能够达到的效果未知，此点是较为遗憾的，我们相信通过后期的逐步优化与改进，最终能使得此照明探测装置实物实现我们所预期功能。四、项目的总结、体会、存在问题和建议隋昊：三维建模我在整个项目中承担三维建模的工作，最终还是成功的按照团队的预期方案完成了建模工作，结题将近，自己也是感慨颇多，通过这么近一年时间的研究与设计，我深刻的理解到设计的不易，它
10、不仅仅需要一个想法，更需要后期的计算优化，及时差了毫厘，也不会达到预期的结果，这点我是在建模中深有体会的，从一开始仅有的图纸，需要建立模型从而将模型清楚的展现在设计者的面前，当所有的零件制作好后，要将它们形成一个整体，即将它们按照一定的要求装配到一起，经过干涉，应力分析来判断是否满足相应的强度要求及工业要求，再逐渐的修改其中存在的某些问题，实现最终优化。那么三维建模也是需要一定的思维与技巧，需要建模的人对整个设计产品有较为深刻的理解，真正的理解产品的机理及预期功效，那么才能够在建模的过程中将这种理解渗入到产品中，使建模过程实现最大的价值。由于此设计产品只是我们设计出来的一个模型，即使在计算机上
11、进行了相应的模拟，那么它的实践性还是一个未知数，需要制造一些产品进行实验来进行反馈，从而让设计者进行必要的修改，以达到最理想的效果。范友国：方案设计虽然在校期间每学期都安排了课程设计，但是没有一次的任务能与此次相比，设计限定时间较长，项目的任务更加繁多、细致、要求更加严格、设计要求的独立性更加高。要我们充分利用在校期间所学的课程的专业知识理解、掌握和实际运用的灵活度。我在此次项目中对待设计的态度是认真的积极的。通过近一年一级项目的设计，给我最深的感受就是我的设计思维得到了很大的锻炼与提高。作为一名设计人员要设计出有创意而功能齐全的产品，就必须做一个生活的有心人。多留心观察思考我们身边的每一个机
12、械产品，只有这样感性认识丰富了，才能使我们的设计思路具有创造性。通过本次过程中的设计我学到的不仅仅运动仿生这单一方面的了解，让我熟悉了设计的各个方面的流程，学会了把自己在大学所学的知识运用到实际工作中的方法。从以前感觉学的许多科目没有实际意义，到现在觉得以前的专业知识不够扎实，给自己的设计过程带来了很大的麻烦。本次的设计题目涉及了许多与专业结合性较强的理论知识，特别感谢汪老师给我在设计方面给予的灵感，通过这次设计，让我了解了设计的整个流程，在设计过程中发现了自己的不足，让我能够在以后的学习中加以改正，让我能够在以后的工作中做的更好。苏云飞：尺寸计算经过将近一年的努力，我终于将本次一级项目的设计
13、做完了。在整个过程中，我遇到了许多困难，对相关尺寸进行了详细的计算，一遍又一遍的反复计算暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。刚开始在机构计算时，由于对于相关软件的基本操作和编程掌握得还可以，用了不长的时间就将所有需要使用的程序调试好了。可是当我从不同的机构位置得出了不同的结果时，我非常苦恼，后来在任课教师的指导下，才找到了问题的所在，同时我还对多杆机构的运动分析有了更进一步的了解。在传动系统的计算时，我一时不知道应该用什么程序方法来计算，经过计算，发现齿轮尺寸过大，所以只能从头再来。这次我吸取了盲目计算的教训，在动笔之前，先查阅了大量书籍并征得了组员的意见，最终将所需要的尺寸顺利的计算
14、了出来。在整个计算过程中，不仅仅掌握了多连杆执行机构和齿轮传动机构的计算步骤与方法，对我来说，收获最大的是能力，那些分析和解决问题的方法与能力，发现了我们这些学生最最缺少的是经验，没有感性的认识，空有理论知识，有些东西很可能与实际脱节。总体来说，我觉得做这种类型的项目对我们的帮助还是很大的，它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来，从中暴露出自身的不足，以待改进。有时候，一个人的力量是有限的，合众人智慧，我们的作品才会完美。五、项目组对所完成课题的自我评价 我们整个小组经过了近一年设计周期，最终设计出此基于多足的照明探测机器人，总体来说，我们对于这个作品还是较为满意的，对于产品每一个机构的确定我们都是用心在设计，都把我们所掌握的知识进行了实践，并选出最优方案。最终使得装置实现了照明探测，反馈的功能，并且具有一定优越性，理论上能够平稳的运行，更加智能化代替了一定的人力，最重要的是降低了救援人员伤亡的概率，对救援环境有一个预先的了解。纵然此产品还没有进行过试验阶段，其功用到底如何也是未知的，但是我们项
