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1、南京工程学院南京工程学院 毕业设计开题报告课题 名 称：STR11-280行走机器人改造学生 姓 名：吕晨科学校指导教师：柯 旭 贵公司指导教师：夏庆观/牛小记所在 学 院：材料工程学院专业 名 称：材料成型及控制工程（模具设计）南京工程学院2012 年 2 月 20 日说说明明1根据教育部对毕业设计（论文）的评估标准，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告 ，由指导教师签署意见、教研室审查，系教学主任批准后实施。2开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐
2、条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于 2000 字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。5 开题报告检查原则上在第 4 周完成， 各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。学士学位毕业设计学士学位毕业设计(论文论文)开题报告开题报告学 生 姓 名吕晨科学 号080701214专 业材料成型及控制工程（模具设计）学 校 指 导 老 师柯旭贵职 称教授所在学院材料工程学院单 位 指 导 老 师夏庆观/牛小记
3、工程师所在单位南京康尼机电股份有限公司课 题 来 源公司课题课题性质工程设计课 题 名 称STR11-280 行走机器人改造毕 业 设 计 的 内 容 和 意 义1.内容和要求内容和要求（1）熟悉原设计的机械原理，使用环境。 （2）分析 STR11-280 行走机器人使用要求与性能，进行改进型产品的方案设计。 （3）要求总装图 A0 号图纸一张，组件 A1 号图纸 2 张，部件 A2 号图纸 2 张，零件 A3 图纸 2 张及 8 张 A4 号图纸。 （4）完成说明书。2.意义意义毕业设计是大学教学的最后一环节， 其目的在于要我们将大学所学的基础理论知识、 基本技能和专业知识融会贯通，并结合实
4、际设计，这对我们来说无疑是个绝佳的锻炼机会，大学的课程学的快忘的也快，因此有这样一个巩固所学知识的机会对我们来说是非常有用的，更重要的是毕业设计还锻炼了我们动手能力，这为我们将来步入工作岗位做好了准备。我的课题是 STR11-280 行走机器人改造， 通过对本课题的研究， 培养了我综合运用所学基础理论知识，基本技能和专业知识，联系生产实际并提出问题、分析问题、解决问题的能力，提升了自身创新能力；还进一步巩固并拓展自己的专业知识，查找自身的薄弱环节；更重要的是通过分析课题还提高了我查阅资料的能力， 弥补了以前的不足； 这次设计目的就是理论联系实际， 让我基本掌握并运用较为先进的设计理念和设计方法
5、， 接受初步的工程技术训练，在老师的指导下，进一步提高自己的独立设计的能力，为以后工作打好基础；最后用CAD 和三维软件进行装配图和零件图的绘制， 这不仅让我对绘图软件的应用有了一个新的认识，还培养我运用专业软件解决工程实际问题的能力。文 献 综 述1 机器人的由来机器人的由来首先说下“机器人” （robot）一词的由来“robot”一词源出自捷克语“robota” ，意谓“强迫劳动” 。1959 年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，机器人的历史才真正开始。英格伯格在大学攻读伺服理论， 这是一种研究运动机构如何才能更好地跟踪控制信号的理论。德沃尔曾于 1946 年发明了一种系统
6、，可以“重演”所记录的机器的运动。1954 年,德沃尔又获得可编程机械手专利， 这种机械手臂按程序进行工作， 可以根据不同的工作需要编制不同的程序，因此具有通用性和灵活性，英格伯格和德沃尔都在研究机器人，认为汽车工业最适于用机器人干活，因为是用重型机器进行工作，生产过程较为固定。1959 年，英格伯格和德沃尔联手制造出第一台工业机器人我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。2 机器人的发展的三个阶段机器人的发展的三个阶段机器人发展大致经历了三个成长阶
7、段，也即三个时代。第一代为简单个体机器人，这一时期的机器人属于“示教再现”型机器人，只具有记忆、存储能力，按相应程序重复作业，对周围环境基本没有感知与反馈控制能力。第二代为群体劳动机器人， 属于有感觉的机器人。 它能够获得作业环境和作业对象的部分相关信息，进行一定的实时处理，引导机器人进行作业。第二代机器人已进入了使用化，在工业生产中得到了广泛应用。第三代为类似人类的智能机器人，它的未来发展方向是有知觉、有思维、能与人对话可根据作业要求与环境信息自主地进行工作。随着现代科技的迅猛发展， 机器人技术已广泛应用于人类社会的各个领域。 在制造业中诞生的工业机器人是继动力机、 计算机之后而出现的全面延
8、伸人的体力和智力的新一代生产工具。 从狭义的机器人概念向广义的机器人技术概念转移， 从工业机器人产业向解决方案业务的机器人技术产业发展。 机器人技术的内涵已变为灵活应用机器人技术的、 具有实际动作功能的智能化系统。机器人结构越来越灵巧，控制系统愈来愈小，其智能也越来越高，并正朝着一体化方向发展。文 献 综 述3机器人按构件分为机器人按构件分为 5 大类大类我们可以把机器人的构件按照电子功能分为 5 大类：传感器、通讯部分、控制部分、执行器和电源。(1)传感器除操作程序之外，机器人的输入绝大部分来自所包含的传感器。就像我们自己的五官一样，传感器向机器人提供有关外部世界的信息。信息为主要目标的机器
9、人需要把信息反馈给远程操作员。无论哪种情况，传感器都是机器人解剖结构的重要组成部分(2)通讯对于机器人而言，内部和外部通讯都是至关重要的。内部通讯直接决定了操作的实时性。犹如人类的神经系统，内部通讯把信息从传感器馈送给处理器或机器人的控制部分。内部通信协议的速度直接影响系统的响应速度。未来对机器人通讯的要求，不论是内部通讯还是外部通讯，都将归结为“更快” 。特别地，更宽的带宽和为其它行业开发的高速协议将受到机器人设计者的欢迎并被加以利用。(3)控制控制或处理节点是机器人系统的“脑” 。对传感器数据的处理能力将决定机器人实现先进工作方式的能力。机器人领域不仅对处理能力有更高的需求，某些控制方面的
10、功能对机器人也很重要。由于机器人需要移动，为使机器人及周围物件免遭破坏，机器人应具有中断水平的实时处理能力。在某些情况下，碰撞检测和避障处理在靠近动作机构但与主控制节点分离的处理器中完成。这种类型的外设控制可以分担主处理器的处理负荷并对刺激犹如“潜意识”般地做出反应。软件正在成为机器人领域中最重大的研发领域。研究人工智能，特别是神经网络的目的是使计算机能够更好地自己学习如何来完成任务。对控制算法的改进也正在进行中。文 献 综 述(4)执行器机器人系统区别于其它电子系统的特性之一是移动。只有具有移动能力的系统才能归类到机器人。要使机器人移动，就必须为之提供执行器。最常见的执动器是电动机，尽管也使
11、用非电磁执行器。这些“纳米肌肉”将改变机器人移动的方式，帮助机器人设计师模仿人类和动物的动作。这种合金很轻，其机械性能与我们自己的肌肉相近。(5)电源由于有线电源不适于自行移动的机器人，在机器人中最常见的电源是电池。但电池显然是机器人长期现场部署的限制因素，而且，如所周知，运动会相对消耗更多的能量。另外，电池可能也是机器人系统中最大和最重的一个部分，对于要求体积小机动性强的机器人来说，这将给机械设计带来问题。五、五、 我国机器人市场发展趋势我国机器人市场发展趋势我国机器人市场竞争越来越激烈，因此我国机器人行业要认识到以下几点情况：第一，机器人技术是我国由制造大国向制造强国转变的主要手段和途径，
12、政府要对国产机器人有更多的政策与经济支持，参考国外先进经验，加大技术投入与改造；第二，在国家的科技发展计划中，应该继续对智能机器人研究开发与应用给予大力支持，形成产品和自动化制造装备同步协调的新局面；第三，部分国产机器人已经与国外相当，企业采购机器人时不要盲目进口，应该综合评估，立足国产。六、敢于挑战与创新六、敢于挑战与创新机器人技术还有很多创新有待完成。中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，加快机器人技术的研究开发与生产是我们抓住这个历史机遇的主要途径（1）提高工作速度和运动精度，减少自身重量和占地面积。（2）加快机器人部件的标准化和模块化，将各种功能机械模块与控制模块、检测模
13、块组合成结构用途不同的机器人。（3）采用新型结构，如微动机构、多关节手臂、类人手指、新型行走机构等，以适应各种作业需要文 献 综 述（4）研制各种传感检测装置，如视觉、触觉、听觉和测距传感器等，来获取有关工作对象和外部环境的信息，使其具有模式识别的能力。（5）利用人工智能的推理和决策技术，使机器人具有问题求解、动作规划等功能。(6)缩短实时系统响应的总时间（从传感器到执行器）以增强机器人的性能；(7)具有先进的人工智能以增强自主决策能力参考文献参考文献1吴振彪，王正家主编， 工业机器人华中科技大学出版社2陈佩云，我国工业机器人技术发展的历史现状与展望， 机器人技术与应用19943王握文， 世界
14、机器人发展历程国防科技，2001， （01）4刘豹， 现代控制理论北京机械工业出版社，19995摩雷，李泽湘， 机器人操作的数学导论北京机械出版社，1997:6坂本范行著，崔素莲翻译， 机器人 DIY 系列科学技术出版社7 吴广玉，姜复兴编机器人概述哈尔滨工业大学出版社8（日）加藤郎编， 机器人基础知识 ，上海科学技术出版社9马香峰主编机器人原理及应用 ，机械工业出版社10吴瑞祥编著机器人 ，北京航空航天大学出版社11程土编译， 机器人探索它的历史和背景 ，科学技术资料中心研 究 内 容1设计、改进思路设计、改进思路材料方面，原材料硬度不够，粗糙度太大，性能方面，使机器人更加灵敏轻巧，提高工作
15、速度和运动精度，设计方面，优化结构，动作协调，使机器人外观美观，减少自身重量。成本方面，节约成本2课题研究的主要内容课题研究的主要内容3解决的关键问题：解决的关键问题：零件的部位和零件材料的更换是本次机器人改造的关键。4预期成果：预期成果：（1）产品零件图；（2）开题报告；外文翻译；（3）三维建模及各零件图；（4）设计说明书；研 究 计 划第一周 第二周1、熟悉课题及标准文件，查阅并收集有关资料，为写开题报告做 准备； 2、考虑 STR11-280 行走机器人设计原理； 3、翻译完成 3000 字的外文翻译。第三周1、完成开题报告撰写英文资料翻译。第四周 第六周1、提交初步 STR11-280
16、 行走机器人的方案设计，评审并改进； 2、提交定型的 STR11-280 行走机器人的方案设计。第七周 第八周绘制 STR11-280 行走机器人装配图。 ；第九周绘制 STR11-280 行走机器人装配图，并开始三维建模。第十周 第十三周修改装配图，修改零件图。第十四周设计收尾，开始撰写设计说明书。第十五周撰写设计说明书，准备答辩。第十六周答辩。特 色 与 创 新熟悉机器人的工作原理， 使用性能， 客户需求， 进行改造使机器人更加灵活方便， 采用 CAD 绘制装配图，三维制图软件绘制模具零件的三维图，能更直观反映机器人的工作情况指 导 教 师 意 见指导教师签名： 2012 年 月 日教研室 意见主任签名： 2012 年 月 日学 院 意 见教学院长签名： 2012 年 月 日
